Koľko elektriny spotrebuje elektrický kotol: ako vypočítať pred nákupom

Použitie elektriny ako zdroja energie na vykurovanie vidieckeho domu je atraktívne z mnohých dôvodov: ľahká dostupnosť, rozšírenosť a šetrnosť k životnému prostrediu.Zároveň hlavnou prekážkou používania elektrických kotlov zostávajú pomerne vysoké tarify.

Premýšľali ste aj o realizovateľnosti inštalácie elektrického kotla? Poďme spolu zistiť, koľko elektriny spotrebuje elektrický kotol. Na čo použijeme výpočtové pravidlá a vzorce, o ktorých sa hovorí v našom článku.

Výpočty vám pomôžu podrobne pochopiť, koľko kW elektriny budete musieť platiť mesačne, ak použijete elektrický kotol na vykurovanie domu alebo bytu. Získané čísla Vám umožnia urobiť konečné rozhodnutie ohľadom kúpy/nekúpy kotla.

Metódy výpočtu výkonu elektrického kotla

Existujú dva hlavné spôsoby výpočtu požadovaného výkonu elektrického kotla. Prvý vychádza z vykurovanej plochy, druhý z výpočtu tepelných strát obvodovým plášťom budovy.

Výpočet podľa prvej možnosti je veľmi hrubý, vychádza z jediného ukazovateľa – špecifického výkonu. Špecifický výkon je uvedený v referenčných knihách a závisí od regiónu.

Výpočet pre druhú možnosť je zložitejší, ale zohľadňuje veľa individuálnych ukazovateľov konkrétnej budovy. Kompletný tepelnotechnický výpočet budovy je pomerne zložitá a starostlivá úloha. Ďalej sa zváži zjednodušený výpočet, ktorý má však potrebnú presnosť.

Bez ohľadu na spôsob výpočtu množstvo a kvalita zozbieraných počiatočných údajov priamo ovplyvňuje správne posúdenie požadovaného výkonu elektrokotla.

So zníženým výkonom bude zariadenie neustále pracovať pri maximálnom zaťažení a neposkytuje potrebný komfort bývania. Pri nadhodnotenom výkone je neprimerane veľká spotreba elektrickej energie a vysoké náklady na vykurovacie zariadenia.

Na rozdiel od iných druhov palív je elektrina šetrná k životnému prostrediu, pomerne čistá a jednoduchá možnosť, ale je viazaná na prítomnosť neprerušovanej elektrickej siete v regióne.

Postup výpočtu výkonu elektrického kotla

Ďalej podrobne zvážime, ako vypočítať požadovaný výkon kotla tak, aby zariadenie plne plnilo svoju úlohu vykurovania domu.

Etapa č. 1 - zber počiatočných údajov pre výpočet

Na vykonanie výpočtov budete potrebovať nasledujúce informácie o budove:

• S - plocha vykurovanej miestnosti.
• W_poraziť - špecifický výkon.

Indikátor špecifického výkonu ukazuje, koľko tepelnej energie je potrebné na 1 m² o 1 hodine

V závislosti od miestnych prírodných podmienok je možné prijať tieto hodnoty:

• pre strednú časť Ruska: 120 – 150 W/m²;
• pre južné regióny: 70-90 W/m²;
• pre severné regióny: 150-200 W/m².

W_poraziť - teoretická hodnota, ktorá sa používa najmä pri veľmi hrubých výpočtoch, pretože neodráža reálne tepelné straty objektu. Neberie do úvahy plochu zasklenia, počet dverí, materiál vonkajších stien ani výšku stropov.

Presné tepelné výpočty sa robia pomocou špecializovaných programov, pričom sa berú do úvahy mnohé faktory. Pre naše účely takýto výpočet nie je potrebný, je celkom možné vystačiť si s výpočtom tepelných strát vonkajších obvodových konštrukcií.

Množstvá, ktoré je potrebné použiť pri výpočtoch:

R – odpor prestupu tepla alebo koeficient tepelného odporu. Ide o pomer teplotného rozdielu na okrajoch uzatváracej konštrukcie k tepelnému toku prechádzajúcemu touto konštrukciou. Má rozmer m²×⁰С/W.

Je to vlastne jednoduché – R vyjadruje schopnosť materiálu udržať teplo.

Q – hodnota udávajúca množstvo tepelného toku prechádzajúceho cez 1 m² povrchy s teplotným rozdielom 1⁰C po dobu 1 hodiny. To znamená, že ukazuje, koľko tepelnej energie stratí 1 m² obálky budovy za hodinu s rozdielom teplôt 1 stupeň. Má rozmer W/m²×h.

Pre tu uvedené výpočty nie je žiadny rozdiel medzi kelvinmi a stupňami Celzia, pretože nezáleží na absolútnej teplote, ale iba na rozdiele.

Q_všeobecne – množstvo tepelného toku prechádzajúceho oblasťou S obvodovej konštrukcie za hodinu. Má rozmer š/v.

P – výkon vykurovacieho kotla.Počíta sa ako požadovaný maximálny výkon vykurovacieho zariadenia pri maximálnom rozdiele teplôt vonkajšieho a vnútorného vzduchu. Inými slovami, dostatočný výkon kotla na vykurovanie objektu v najchladnejšom období. Má rozmer š/v.

Efektívnosť – faktor účinnosti vykurovacieho kotla, bezrozmerná veličina udávajúca pomer prijatej energie k energii vynaloženej. V dokumentácii zariadenia sa zvyčajne uvádza ako percento 100, napríklad 99 %. Pri výpočtoch sa používa hodnota od 1, t.j. 0,99.

∆T – zobrazuje teplotný rozdiel na dvoch stranách uzatváracej konštrukcie. Aby bolo jasnejšie, ako sa rozdiel správne vypočíta, pozrite si príklad. Ak je vonku: -30 °C, a potom vo vnútri +22 °C ∆T = 22 - (-30) = 52 °C

Alebo to isté, ale v Kelvinoch: ∆T = 293 – 243 = 52 K

To znamená, že rozdiel bude vždy rovnaký pre stupne a kelviny, takže referenčné údaje v kelvinoch možno použiť na výpočty bez opráv.

d – hrúbka obvodovej konštrukcie v metroch.

k – koeficient tepelnej vodivosti materiálu plášťa budovy, ktorý je prevzatý z referenčných kníh alebo SNiP II-3-79 „Building Heat Engineering“ (SNiP - stavebné predpisy a predpisy). Má rozmer W/m×K alebo W/m×⁰С.

Nasledujúci zoznam vzorcov ukazuje vzťah medzi množstvami:

• R = d/k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T/R
• Q_všeobecne = Q × S
• P = Q_všeobecne / efektívnosť

Pri viacvrstvových konštrukciách sa odpor prestupu tepla R vypočíta pre každú konštrukciu samostatne a následne sa spočíta.

Niekedy môže byť výpočet viacvrstvových štruktúr príliš ťažkopádny, napríklad pri výpočte tepelných strát okna s dvojitým zasklením.

Čo je potrebné vziať do úvahy pri výpočte odporu prestupu tepla pre okná:

• hrúbka skla;
• počet pohárov a vzduchových medzier medzi nimi;
• druh plynu medzi sklami: inertný alebo vzduch;
• prítomnosť tepelnoizolačného povlaku okenného skla.

Hotové hodnoty pre celú konštrukciu však nájdete buď od výrobcu, alebo v referenčnej knihe, na konci tohto článku je tabuľka pre okná s dvojitým zasklením bežného dizajnu.

Etapa #2 - výpočet tepelných strát z podlahy suterénu

Samostatne je potrebné zaoberať sa výpočtom tepelných strát cez podlahu budovy, pretože pôda má značný odpor voči prenosu tepla.

Pri výpočte tepelných strát podlahy suterénu je potrebné vziať do úvahy prienik do zeme. Ak je dom na úrovni zeme, potom sa predpokladá, že hĺbka je 0.

Podľa všeobecne akceptovanej metódy je podlahová plocha rozdelená na 4 zóny.

• 1 zóna - ustúpiť 2 m od vonkajšej steny do stredu podlahy pozdĺž obvodu. V prípade prehĺbenia budovy sa ustupuje z úrovne terénu na úroveň podlahy pozdĺž zvislej steny. Ak je stena zakopaná 2 m do zeme, potom zóna 1 bude úplne na stene.
• 2 zóna – ustúpi 2 m po obvode do stredu od hranice zóny 1.
• 3 zóna – ustúpi 2 m po obvode do stredu od hranice zóny 2.
• 4 zóna – zvyšné poschodie.

Na základe zavedenej praxe má každá zóna svoje vlastné 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 platia pre podlahy bez povrchovej úpravy. V prípade izolácie sa každé R zvyšuje o R izolácie.

Okrem toho pre podlahy položené na nosníkoch sa R ​​vynásobí koeficientom 1,18.

Zóna 1 je široká 2 metre. Ak je dom pochovaný, musíte zobrať výšku stien v zemi, odpočítať od 2 metrov a zvyšok preniesť na podlahu

Etapa #3 - výpočet tepelných strát stropu

Teraz môžete začať robiť výpočty.

Vzorec, ktorý môže slúžiť na približný odhad výkonu elektrického kotla:

W=W_poraziť × S

Úloha: vypočítajte požadovaný výkon kotla v Moskve, vykurovaná plocha 150 m².

Pri výpočtoch berieme do úvahy, že Moskva patrí do centrálneho regiónu, t.j. W_poraziť možno odobrať rovných 130 W/m².

W_poraziť = 130 × 150 = 19 500 W/h alebo 19,5 kW/h

Tento údaj je taký nepresný, že nevyžaduje zohľadnenie účinnosti vykurovacích zariadení.

Teraz určme tepelné straty po 15 m² stropná plocha izolovaná minerálnou vlnou. Hrúbka tepelnoizolačnej vrstvy je 150 mm, teplota vonkajšieho vzduchu -30°C, vo vnútri objektu +22°C za 3 hodiny.

Riešenie: pomocou tabuľky zistíme súčiniteľ tepelnej vodivosti minerálnej vlny, k=0,036 W/m×°C. Hrúbka d sa musí brať v metroch.

Postup výpočtu je nasledovný:

• 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_všeobecne = 12,48 × 15 = 187 W/h.

Vypočítali sme, že tepelné straty cez strop v našom príklade budú 187 * 3 = 561 W.

Pre naše účely je úplne možné zjednodušiť výpočty výpočtom tepelných strát iba vonkajších konštrukcií: stien a stropov, bez toho, aby sme venovali pozornosť vnútorným priečkam a dverám.

Navyše sa zaobídete bez výpočtu tepelných strát na vetranie a kanalizáciu. Nebudeme brať do úvahy infiltráciu a zaťaženie vetrom. Závislosť polohy budovy od svetových strán a množstva prijatého slnečného žiarenia.

Zo všeobecných úvah možno vyvodiť jeden záver. Čím väčší je objem budovy, tým menšie sú tepelné straty na 1 m². To sa dá ľahko vysvetliť, pretože plocha stien sa zväčšuje kvadraticky a objem sa zvyšuje v kocke. Lopta má najmenšie tepelné straty.

V uzatváracích konštrukciách sa berú do úvahy iba uzavreté vzduchové vrstvy. Ak má váš dom vetranú fasádu, potom sa takáto vzduchová vrstva považuje za neuzatvorenú a neberie sa do úvahy. Neberú sa všetky vrstvy, ktoré prichádzajú pred vonkajšou vrstvou: fasádne obklady alebo kazety.

Zohľadňujú sa uzavreté vzduchové vrstvy, napríklad v oknách s dvojitým zasklením.

Všetky steny domu sú vonkajšie. Podkrovie sa nevykuruje, neberie sa do úvahy tepelný odpor strešných krytín

Etapa #4 - výpočet celkovej tepelnej straty chaty

Po teoretickej časti môžete začať s praktickou časťou.

Vypočítajme napríklad dom:

• rozmery vonkajších stien: 9x10 m;
• výška: 3 m;
• okno s dvojsklom 1.5×1,5 m: 4 ks;
• dubové dvere 2.1×0,9 m, hrúbka 50 mm;
• 28 mm borovicové podlahy, na vrchu 30 mm hrubej extrudovanej peny, položené na nosníkoch;
• sadrokartónový strop 9 mm, na vrchu minerálna vlna s hrúbkou 150 mm;
• materiál steny: murivo z 2 silikátových tehál, zateplenie 50 mm minerálnou vlnou;
• najchladnejšie obdobie je 30 °C, odhadovaná teplota vo vnútri budovy je 20 °C.

Vypracujeme prípravné výpočty požadovaných plôch. Pri výpočte zón na podlahe predpokladáme nulovú hĺbku steny. Podlahová doska je položená na nosníky.

• okná – 9 m²;
• dvere – 1,9 m²;
• steny, mínus okná a dvere - 103,1 m²;
• strop - 90 m²;
• podlahové plochy: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m²S4 = 2 m²;
• AT = 50 °C.

Ďalej pomocou referenčných kníh alebo tabuliek uvedených na konci tejto kapitoly vyberieme požadované hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti pre každý materiál. Odporúčame vám prečítať si viac o súčiniteľ tepelnej vodivosti a jeho hodnoty pre najpopulárnejšie stavebné materiály.

Pri borovicových doskách sa koeficient tepelnej vodivosti musí brať pozdĺž vlákien.

Celý výpočet je pomerne jednoduchý:

Krok 1: Výpočet tepelných strát cez nosné stenové konštrukcie zahŕňa tri kroky.

Vypočítame koeficient tepelnej straty tehlových stien: R_Cyrus = d/k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

To isté pre izoláciu stien: R_ut = d/k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

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

V dôsledku toho budú celkové tepelné straty zo stien: Q_sv = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

Krok 2: Výpočet strát tepelnej energie oknami: Q_okná = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

Krok č. 3: Výpočet úniku tepelnej energie cez dubové dvere: Q_dv = 1,9 x 50 / 0,23 = 413 W/h.

Krok č. 4: Tepelné straty cez horné poschodie - strop: Q_{potiť sa} = 90 x 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

Krok č. 5: Výpočet R_ut pre podlahu aj v niekoľkých krokoch.

Najprv zistíme koeficient tepelnej straty izolácie: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Potom pridáme R_ut do každej 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 č. 6: Keďže podlaha je položená na polenách, vynásobíme koeficientom 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 č. 7: Vypočítajme Q pre každú zónu:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W/h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 W/h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44 W/h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 W/h.

Krok č. 8: Teraz môžete vypočítať Q pre celé poschodie: Q_poschodie = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/h.

Krok č. 9: Ako výsledok našich výpočtov môžeme uviesť množstvo celkových tepelných strát:

Q_všeobecne = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629 Wh.

Do výpočtu neboli zahrnuté tepelné straty spojené s kanalizáciou a vetraním. Aby sme to nekomplikovali nad mieru, jednoducho pripočítajme 5 % k uvedeným únikom.

Samozrejme je potrebná rezerva, minimálne 10 %.

Konečná hodnota tepelných strát domu uvedená ako príklad bude teda:

Q_všeobecne = 6629 × 1,15 = 7623 W/h.

Q_všeobecne zobrazuje maximálnu tepelnú stratu domu pri teplotnom rozdiele medzi vonkajším a vnútorným vzduchom 50 °C.

Ak počítame podľa prvej zjednodušenej verzie pomocou Wsp, potom:

W_poraziť = 130 × 90 = 11700 W/h.

Je zrejmé, že druhá možnosť výpočtu, aj keď je oveľa komplikovanejšia, poskytuje realistickejší údaj pre budovy s izoláciou. Prvá možnosť umožňuje získať zovšeobecnenú hodnotu tepelných strát pre budovy s nízkym stupňom tepelnej izolácie alebo bez nej.

V prvom prípade bude musieť kotol každú hodinu úplne obnoviť stratu tepelnej energie, ku ktorej dochádza cez otvory, stropy a steny bez izolácie.

V druhom prípade je potrebné vykurovať až do dosiahnutia komfortnej teploty iba raz. Potom bude kotol potrebovať iba obnoviť tepelné straty, ktorých hodnota je výrazne nižšia ako prvá možnosť.

Tabuľka 1. Tepelná vodivosť rôznych stavebných materiálov.

V tabuľke sú uvedené koeficienty tepelnej vodivosti pre bežné stavebné materiály

Tabuľka 2. Hrúbka cementovej škáry pre rôzne typy muriva.

Pri výpočte hrúbky muriva sa berie do úvahy hrúbka škáry 10 mm. V dôsledku cementových spojov je tepelná vodivosť muriva o niečo vyššia ako u samostatnej tehly

Tabuľka 3. Tepelná vodivosť rôznych typov dosiek z minerálnej vlny.

V tabuľke sú uvedené hodnoty koeficientu tepelnej vodivosti pre rôzne dosky z minerálnej vlny. Na izoláciu fasád sa používa tuhá doska

Tabuľka 4.Tepelné straty z okien rôznych prevedení.

Označenia v tabuľke: Ar – výplň dvojskiel inertným plynom, K – vonkajšie sklo má tepelnú ochrannú vrstvu, hrúbka skla 4 mm, zvyšné čísla označujú medzeru medzi sklami

7,6 kW/h je odhadovaný maximálny výkon, ktorý sa spotrebuje na vykurovanie dobre izolovanej budovy. Elektrické kotly však potrebujú na svoju prevádzku aj určitý náboj.

Ako ste si všimli, zle izolovaný dom alebo byt bude vyžadovať veľké množstvo elektriny na vykurovanie. Navyše to platí pre akýkoľvek typ kotla. Správna izolácia podláh, stropov a stien môže výrazne znížiť náklady.

Na našej stránke máme články o spôsoboch izolácie a pravidlách výberu tepelnoizolačných materiálov. Pozývame vás, aby ste sa s nimi oboznámili:

• Izolácia súkromného domu zvonka: populárne technológie + prehľad materiálov
• Izolácia podlahy pomocou nosníkov: materiály na tepelnú izoláciu + schémy izolácie
• Izolácia podkrovnej strechy: podrobný návod na inštaláciu tepelnej izolácie v podkroví nízkopodlažnej budovy
• Typy izolácie stien domu zvnútra: materiály na izoláciu a ich vlastnosti
• Izolácia stropu v súkromnom dome: typy použitých materiálov + ako si vybrať ten správny
• Izolácia balkóna vlastnými rukami: obľúbené možnosti a technológie na izoláciu balkóna zvnútra

Fáza #5 - výpočet nákladov na energiu

Ak zjednodušíme technickú podstatu vykurovacieho kotla, môžeme ho nazvať konvenčným meničom elektrickej energie na jej tepelný analóg. Pri vykonávaní konverznej práce spotrebuje aj určité množstvo energie. Tie. kotol dostáva celú jednotku elektrickej energie a iba 0,98 z nej sa dodáva na vykurovanie.

Aby sa získal presný údaj o spotrebe energie skúmaného elektrického vykurovacieho kotla, musí sa jeho výkon (nominálny v prvom prípade a vypočítaný v druhom prípade) vydeliť hodnotou účinnosti deklarovanou výrobcom.

V priemere je účinnosť takéhoto zariadenia 98%. V dôsledku toho bude množstvo spotreby energie napríklad pri možnosti návrhu:

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

Zostáva len vynásobiť hodnotu miestnou tarifou. Potom si vypočítajte celkové náklady na elektrické vykurovanie a začnite hľadať spôsoby, ako ich znížiť.

Kúpte si napríklad dvojtarifný merač, ktorý vám umožní čiastočne platiť za nižšie „nočné“ sadzby. Prečo potrebujete vymeniť starý elektromer za nový model? Podrobný postup a pravidlá vykonávania výmeny recenzované tu.

Ďalším spôsobom, ako znížiť náklady po výmene elektromera, je začlenenie tepelného akumulátora do vykurovacieho okruhu na akumuláciu lacnej energie v noci a jej využitie počas dňa.

Fáza #6 - výpočet sezónnych nákladov na vykurovanie

Teraz, keď ste si osvojili spôsob výpočtu budúcich tepelných strát, môžete jednoducho odhadnúť náklady na vykurovanie počas celého vykurovacieho obdobia.

Podľa SNiP 23-01-99 „Stavebná klimatológia“ v stĺpcoch 13 a 14 nájdeme pre Moskvu trvanie obdobia s priemernou teplotou pod 10 °C.

Pre Moskvu toto obdobie trvá 231 dní a má priemernú teplotu -2,2 °C. Na výpočet Q_všeobecne pre ΔT=22,2 °C nie je potrebné vykonávať celý výpočet znova.

Stačí na výstup Q_všeobecne o 1 °C:

Q_všeobecne = 7623 / 50 = 152,46 W/h

Preto pre ΔT= 22,2 °C:

Q_všeobecne = 152,46 × 22,2 = 3385 Wh

Ak chcete zistiť spotrebovanú elektrickú energiu, vynásobte ju vykurovacím obdobím:

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

Uvedený výpočet je zaujímavý aj tým, že nám umožňuje analyzovať celú konštrukciu domu z pohľadu účinnosti zateplenia.

Zvažovali sme zjednodušenú verziu výpočtov. Odporúčame tiež, aby ste si prečítali celé tepelnotechnický výpočet budovy.

Závery a užitočné video na túto tému

Ako zabrániť tepelným stratám cez základ:

Ako vypočítať tepelné straty online:

Použitie elektrických kotlov ako hlavného vykurovacieho zariadenia je veľmi obmedzené možnosťami elektrických sietí a nákladmi na elektrickú energiu.

Ako doplnok však napr kotol na tuhé palivo, môže byť veľmi efektívny a užitočný. Môžu výrazne skrátiť čas potrebný na zahriatie vykurovacieho systému alebo použiť ako hlavný kotol pri nie veľmi nízkych teplotách.

Používate na vykurovanie elektrický kotol? Povedzte nám, akú metódu ste použili na výpočet požadovaného výkonu pre váš dom. Alebo si možno len chcete kúpiť elektrický kotol a máte otázky? Opýtajte sa ich v komentároch k článku - pokúsime sa vám pomôcť.