Колко електроенергия консумира електрически бойлер: как да изчислите преди покупка

Използването на електроенергия като източник на енергия за отопление на селска къща е привлекателно по много причини: лесна достъпност, разпространение и екологичност.В същото време основната пречка за използването на електрически котли остават доста високи тарифи.

Мислили ли сте също за осъществимостта на инсталирането на електрически бойлер? Нека да разберем заедно колко електроенергия консумира електрически бойлер. За което ще използваме правилата и формулите за изчисление, разгледани в нашата статия.

Изчисленията ще ви помогнат да разберете подробно колко kW електроенергия ще трябва да плащате месечно, ако използвате електрически котел за отопление на къща или апартамент. Получените цифри ще ви позволят да вземете окончателно решение относно покупката/не покупката на котела.

Методи за изчисляване на мощността на електрически бойлер

Има два основни метода за изчисляване на необходимата мощност на електрически бойлер. Първият се основава на отопляемата площ, а вторият - на изчисляването на топлинните загуби през обвивката на сградата.

Изчислението по първия вариант е много грубо, базирано на един показател - специфична мощност. Специфичната мощност е дадена в справочниците и зависи от региона.

Изчислението за втория вариант е по-сложно, но взема предвид много индивидуални показатели на конкретна сграда. Пълното топлинно инженерно изчисление на сграда е доста сложна и трудна задача. След това ще бъде разгледано опростено изчисление, което въпреки това има необходимата точност.

Независимо от метода на изчисление, количеството и качеството на събраните първоначални данни пряко влияят върху правилната оценка на необходимата мощност на електрическия котел.

При намалена мощност оборудването постоянно ще работи при максимално натоварване, без да осигурява необходимия комфорт на живот. При надценена мощност има неоправдано голямо потребление на електроенергия и висока цена на отоплителното оборудване.

За разлика от други видове гориво, електричеството е екологично чист, сравнително чист и прост вариант, но е обвързан с наличието на непрекъсната електропреносна мрежа в региона

Процедурата за изчисляване на мощността на електрически бойлер

След това ще разгледаме подробно как да изчислим необходимата мощност на котела, така че оборудването да изпълнява напълно задачата си да отоплява къщата.

Етап №1 - събиране на изходни данни за изчисление

За да извършите изчисления, ще ви е необходима следната информация за сградата:

• С – площ на отопляемото помещение.
• У_победи – специфична мощност.

Показателят за специфична мощност показва колко топлинна енергия е необходима на 1 m² в 1 часа

В зависимост от местните природни условия могат да се вземат следните стойности:

• за централната част на Русия: 120 – 150 W/m²;
• за южните райони: 70-90 W/m²;
• за северните райони: 150-200 W/m².

У_победи - теоретична стойност, която се използва предимно за много груби изчисления, тъй като не отразява реалните топлинни загуби на сградата. Не взема предвид площта на остъкляването, броя на вратите, материала на външните стени или височината на таваните.

Точните топлинни изчисления се правят с помощта на специализирани програми, като се вземат предвид много фактори. За нашите цели такова изчисление не е необходимо, напълно е възможно да се справим с изчисляването на топлинните загуби на външни ограждащи конструкции.

Количества, които трябва да се използват при изчисленията:

Р – съпротивление на топлопреминаване или коефициент на термично съпротивление. Това е съотношението на температурната разлика в краищата на ограждащата конструкция към топлинния поток, преминаващ през тази конструкция. Има размер m²×⁰С/W.

Всъщност е просто - R изразява способността на даден материал да задържа топлина.

Q – стойност, показваща количеството топлинен поток, преминаващ през 1 m² повърхности с температурна разлика от 1⁰C за 1 час. Тоест показва колко топлинна енергия губи 1м² сградна обвивка на час с температурна разлика от 1 градус. Има размер W/m²×ч.

За дадените тук изчисления няма разлика между келвини и градуси по Целзий, тъй като не е важна абсолютната температура, а само разликата.

Q_{в общи линии} – количеството топлинен поток, преминаващ през площта S на ограждащата конструкция за час. Има размер W/h.

П – мощност на отоплителен котел.Изчислява се като необходимата максимална мощност на отоплителното оборудване при максимална разлика в температурата на външния и вътрешния въздух. С други думи, достатъчна мощност на котела за отопление на сградата в най-студения сезон. Има размер W/h.

Ефективност – коефициент на полезно действие на отоплителен котел, безразмерна величина, показваща отношението на получената към изразходваната енергия. В документацията на оборудването обикновено се дава като процент от 100, например 99%. При изчисленията се използва стойност от 1, т.е. 0,99.

∆T – показва температурната разлика от двете страни на ограждащата конструкция. За да стане по-ясно как правилно се изчислява разликата, вижте примера. Ако е навън: -30 °C, а вътре +22 ° C, тогава ∆T = 22 - (-30) = 52 °C

Или същото, но в Келвин: ∆T = 293 – 243 = 52K

Тоест разликата винаги ще бъде една и съща за градуси и келвини, така че референтните данни в келвини могат да се използват за изчисления без корекции.

д – дебелина на ограждащата конструкция в метри.

к – коефициент на топлопроводимост на материала на обвивката на сградата, който е взет от справочници или SNiP II-3-79 „Сградна топлотехника“ (SNiP - строителни норми и правила). Има размер W/m×K или W/m×⁰С.

Следният списък с формули показва връзката между количествата:

• R=d/k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T/R
• Q_{в общи линии} = Q × S
• P = Q_{в общи линии} / ефективност

За многослойни структури съпротивлението на топлопреминаване R се изчислява за всяка структура поотделно и след това се сумира.

Понякога изчисляването на многослойни конструкции може да бъде твърде тромаво, например при изчисляване на топлинните загуби на прозорец с двоен стъклопакет.

Какво трябва да се вземе предвид при изчисляване на съпротивлението на топлопреминаване за прозорци:

• дебелина на стъклото;
• броя на стъклата и въздушните междини между тях;
• вид газ между стъклата: инертен или въздух;
• наличие на топлоизолационно покритие на прозоречно стъкло.

Въпреки това можете да намерите готови стойности за цялата конструкция или от производителя, или в справочника, в края на тази статия има таблица за прозорци с двоен стъклопакет с общ дизайн.

Етап №2 - изчисляване на топлинните загуби от сутерена

Отделно е необходимо да се спрем на изчисляването на топлинните загуби през пода на сградата, тъй като почвата има значителна устойчивост на пренос на топлина.

При изчисляване на топлинните загуби на сутеренния етаж е необходимо да се вземе предвид проникването в земята. Ако къщата е на нивото на земята, тогава дълбочината се приема за 0.

Според общоприетия метод площта на пода е разделена на 4 зони.

• 1 зона - отдръпнете се на 2 м от външната стена до центъра на пода по периметъра. В случай на задълбочаване на сградата, тя се оттегля от нивото на земята до нивото на пода по вертикална стена. Ако стената е вкопана на 2 m в земята, тогава зона 1 ще бъде изцяло върху стената.
• 2 зона – отстъпва на 2 м по периметъра към центъра от границата на зона 1.
• 3 зона – отстъпва на 2 м по периметъра към центъра от границата на зона 2.
• 4 зона – останалия етаж.

Въз основа на установената практика всяка зона има свой собствен 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.

Посочените R стойности са валидни за подове без покритие. В случай на изолация, всеки R се увеличава с R на изолацията.

Освен това, за подове, положени върху греди, R се умножава по коефициент 1,18.

Зона 1 е широка 2 метра. Ако къщата е заровена, тогава трябва да вземете височината на стените в земята, да извадите от 2 метра и да прехвърлите останалото на пода

Етап #3 - изчисляване на топлинните загуби на тавана

Сега можете да започнете да правите изчисления.

Формула, която може да служи за груба оценка на мощността на електрически бойлер:

W=W_победи × S

Задача: изчислете необходимата мощност на котела в Москва, отопляема площ 150 m².

Когато правим изчисления, вземаме предвид, че Москва принадлежи към централния регион, т.е. У_победи може да се приеме равна на 130 W/m².

У_победи = 130 × 150 = 19500W/h или 19,5kW/h

Тази цифра е толкова неточна, че не изисква отчитане на ефективността на отоплителното оборудване.

Сега нека определим топлинните загуби след 15 m² таван изолиран с минерална вата. Дебелината на топлоизолационния слой е 150 mm, температурата на външния въздух е -30 ° C, вътре в сградата +22 ° C за 3 часа.

Решение: използвайки таблицата намираме коефициента на топлопроводимост на минералната вата, k=0,036 W/m×°C. Дебелината d трябва да се вземе в метри.

Процедурата за изчисление е следната:

• R = 0,15 / 0,036 = 4,167 м²×°C/W
• ∆T= 22 — (-30) = 52°С
• Q= 52 / 4,167 = 12,48 W/m²×h
• Q_{в общи линии} = 12,48 × 15 = 187 W/h.

Изчислихме, че загубата на топлина през тавана в нашия пример ще бъде 187 * 3 = 561 W.

За нашите цели е напълно възможно да се опростят изчисленията, като се изчислят топлинните загуби само на външни конструкции: стени и тавани, без да се обръща внимание на вътрешните прегради и врати.

Освен това можете да правите без изчисляване на топлинните загуби за вентилация и канализация. Няма да вземем предвид инфилтрацията и натоварването от вятър. Зависимост на местоположението на сградата от кардиналните точки и количеството получена слънчева радиация.

От общи съображения може да се направи едно заключение. Колкото по-голям е обемът на сградата, толкова по-малка е загубата на топлина на 1 m². Това е лесно за обяснение, тъй като площта на стените се увеличава квадратично, а обемът се увеличава в куб. Топката има най-малко топлинни загуби.

При ограждащи конструкции се вземат предвид само затворени въздушни слоеве. Ако къщата ви има вентилирана фасада, тогава такъв въздушен слой се счита за незатворен и не се взема предвид. Не се вземат всички слоеве, които идват преди открития слой: фасадни плочки или касети.

Затворените въздушни слоеве, например, в прозорците с двоен стъклопакет се вземат предвид.

Всички стени на къщата са външни. Таванското помещение не се отоплява, термичното съпротивление на покривните материали не се взема предвид

Етап #4 - изчисляване на общите топлинни загуби на вилата

След теоретичната част можете да започнете практическата част.

Например, нека изчислим къща:

• размери на външни стени: 9х10 м;
• височина: 3 м;
• прозорец със стъклопакет 1.5×1,5 м: 4 бр.;
• дъбова врата 2.1×0,9 м, дебелина 50 мм;
• 28 мм чамов под, отгоре 30 мм екструдиран дунапрен, положен върху гредоред;
• таван от гипсокартон 9 мм, отгоре минерална вата с дебелина 150 мм;
• материал на стените: зидария от 2 силикатни тухли, изолация с минерална вата 50 мм;
• най-студеният период е 30 °C, очакваната температура вътре в сградата е 20 °C.

Ние ще направим подготвителни изчисления на необходимите площи. Когато изчисляваме зоните на пода, приемаме нулева дълбочина на стената. Подовата дъска е положена върху греди.

• дограма – 9м²;
• врата – 1,9м²;
• стени минус прозорци и врати - 103,1м²;
• таван - 90м²;
• РЗП: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

След това, използвайки справочници или таблици, дадени в края на тази глава, избираме необходимите стойности на коефициента на топлопроводимост за всеки материал. Препоръчваме ви да прочетете повече за коефициент на топлопроводимост и неговите стойности за най-популярните строителни материали.

За борови дъски коефициентът на топлопроводимост трябва да се вземе по протежение на влакната.

Цялото изчисление е съвсем просто:

Етап 1: Изчисляването на топлинните загуби през носещи стени включва три стъпки.

Изчисляваме коефициента на топлинна загуба на тухлени стени: R_Сайръс = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 м²×°C/W.

Същото за изолация на стени: R_ут = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 м²×°C/W.

Топлинни загуби 1м² външни стени: Q = ΔT/(R_Сайръс + Р_ут) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 м²×°C/W.

В резултат на това общата загуба на топлина от стените ще бъде: Q_ул = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

Стъпка 2: Изчисляване на загубите на топлинна енергия през прозорците: Q_{прозорци} = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

Стъпка #3: Изчисляване на изтичане на топлинна енергия през дъбова врата: Q_дв = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

Стъпка #4: Топлинни загуби през горен етаж - таван: Q_пот = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

Стъпка #5: Изчисляване на R_ут за пода също на няколко стъпки.

Първо намираме коефициента на топлинни загуби на изолацията: R_ут= 0,16 + 0,83 = 0,99 м²×°C/W.

След това добавяме R_ут към всяка зона:

• R1 = 3,09 м²×°C/W; R2 = 5,29 м²×°C/W;
• R3 = 9,59 м²×°C/W; R4 = 15,19 м²×°C/W.

Стъпка #6: Тъй като подът е положен върху трупи, ние умножаваме по коефициент 1,18:

R1 = 3,64 м²×°C/W; R2 = 6,24 м²×°C/W;

R3 = 11,32 м²×°C/W; R4 = 17,92 м²×°C/W.

Стъпка #7: Нека изчислим Q за всяка зона:

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 = 6W/h.

Стъпка #8: Сега можете да изчислите Q за целия етаж: Q_етаж = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/h.

Стъпка #9: В резултат на нашите изчисления можем да посочим сумата на общите топлинни загуби:

Q_{в общи линии} = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629Wh.

Изчислението не включва топлинни загуби, свързани с канализацията и вентилацията. За да не усложняваме излишно нещата, нека просто добавим 5% към изброените течове.

Разбира се, необходим е резерв, поне 10%.

По този начин крайната цифра за топлинни загуби на къщата, дадена като пример, ще бъде:

Q_{в общи линии} = 6629 × 1,15 = 7623 W/h.

Q_{в общи линии} показва максималните топлинни загуби на къща, когато температурната разлика между външния и вътрешния въздух е 50 °C.

Ако изчислим според първата опростена версия, използвайки Wsp, тогава:

У_победи = 130 × 90 = 11700 W/h.

Ясно е, че вторият вариант на изчисление, макар и много по-сложен, дава по-реалистична цифра за сгради с изолация. Първият вариант ви позволява да получите обобщена стойност на топлинните загуби за сгради с ниска степен на топлоизолация или изобщо без нея.

В първия случай котелът ще трябва напълно да възстановява загубата на топлинна енергия, възникваща през отвори, тавани и стени без изолация на всеки час.

Във втория случай е необходимо да се нагрява до достигане на комфортна температура само веднъж. Тогава котелът ще трябва само да възстанови топлинните загуби, чиято стойност е значително по-ниска от първата опция.

Таблица 1. Топлопроводимост на различни строителни материали.

Таблицата показва коефициентите на топлопроводимост за обичайните строителни материали

Таблица 2. Дебелина на циментова фуга за различни видове зидария.

При изчисляване на дебелината на зидарията се взема предвид дебелина на фугата от 10 mm. Поради циментовите фуги топлопроводимостта на зидарията е малко по-висока от тази на отделна тухла

Таблица 3. Топлопроводимост на различни видове плочи от минерална вата.

Таблицата показва стойностите на коефициента на топлопроводимост за различни плочи от минерална вата. За изолация на фасади се използва твърда плоча

Таблица 4.Топлинни загуби от прозорци с различни дизайни.

Обозначения в таблицата: Ar – пълнене на стъклопакет с инертен газ, K – външното стъкло има топлозащитно покритие, дебелина на стъклото 4 mm, останалите числа показват разстоянието между стъклата

7,6 kW/h е прогнозната необходима максимална мощност, която се изразходва за отопление на добре изолирана сграда. Въпреки това, електрическите котли също се нуждаят от известно зареждане, за да се захранват, за да работят.

Както забелязахте, лошо изолирана къща или апартамент ще изисква големи количества електроенергия за отопление. Освен това това важи за всеки тип котел. Правилната изолация на подове, тавани и стени може значително да намали разходите.

На нашия уебсайт имаме статии за методите на изолация и правилата за избор на топлоизолационни материали. Каним ви да се запознаете с тях:

• Изолация на частна къща отвън: популярни технологии + преглед на материалите
• Подова изолация с гредоред: материали за топлоизолация + изолационни схеми
• Изолация на тавански покрив: подробни инструкции за монтаж на топлоизолация на тавана на нискоетажна сграда
• Видове изолация на стените на къща отвътре: материали за изолация и техните характеристики
• Изолация на тавана в частна къща: видове използвани материали + как да изберем правилния
• Направете сами изолация на балкон: популярни опции и технологии за изолация на балкон отвътре

Етап #5 - изчисляване на разходите за енергия

Ако опростим техническата същност на отоплителния котел, тогава можем да го наречем конвенционален преобразувател на електрическа енергия в неговия топлинен аналог. Докато извършва преобразувателната работа, той също изразходва определено количество енергия. Тези. котелът получава пълна единица електроенергия, а само 0,98 от нея се подава за отопление.

За да се получи точна цифра за потреблението на енергия от изследвания електрически котел за отопление, неговата мощност (номинална в първия случай и изчислена във втория) трябва да бъде разделена на стойността на ефективност, декларирана от производителя.

Средно ефективността на такова оборудване е 98%. В резултат на това количеството потребление на енергия ще бъде например за опцията за проектиране:

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

Остава само да умножите стойността по местната тарифа. След това изчислете общите разходи за електрическо отопление и започнете да търсите начини за тяхното намаляване.

Например, купете двутарифен брояч, който ви позволява частично да плащате на по-ниски „нощни“ тарифи. Защо трябва да смените стария електромер с нов модел? Подробно процедурата и правилата за извършване на подмяна прегледани тук.

Друг начин за намаляване на разходите след смяна на измервателния уред е включването на термичен акумулатор в отоплителния кръг, за да съхранявате евтина енергия през нощта и да я използвате през деня.

Етап #6 - изчисляване на сезонните разходи за отопление

Сега, след като сте усвоили метода за изчисляване на бъдещи топлинни загуби, можете лесно да оцените разходите за отопление през целия отоплителен период.

Според SNiP 23-01-99 „Строителна климатология” в колони 13 и 14 намираме за Москва продължителността на периода със средна температура под 10 °C.

За Москва този период продължава 231 дни и има средна температура от -2,2 °C. За да изчислите Q_{в общи линии} за ΔT=22,2 °C не е необходимо да извършвате цялото изчисление отново.

Достатъчно е да изведете Q_{в общи линии} с 1 °C:

Q_{в общи линии} = 7623 / 50 = 152,46 W/h

Съответно за ΔT= 22,2 °C:

Q_{в общи линии} = 152,46 × 22,2 = 3385Wh

За да намерите консумираната електроенергия, умножете по отоплителния период:

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

Горното изчисление също е интересно, защото ни позволява да анализираме цялата конструкция на къщата от гледна точка на ефективността на изолацията.

Разгледахме опростена версия на изчисленията. Също така ви препоръчваме да прочетете целия топлотехнически изчисления на сградата.

Изводи и полезно видео по темата

Как да избегнем загубата на топлина през основата:

Как да изчислим топлинните загуби онлайн:

Използването на електрически котли като основно отоплително оборудване е много ограничено от възможностите на електрическите мрежи и цената на електроенергията.

Въпреки това, като допълнение, например към котел на твърдо гориво, може да бъде много ефективен и полезен. Те могат значително да намалят времето, необходимо за загряване на отоплителната система или да се използват като основен котел при не много ниски температури.

Използвате ли електрически бойлер за отопление? Кажете ни какъв метод сте използвали, за да изчислите необходимата мощност за вашия дом. Или може би просто искате да закупите електрически бойлер и имате въпроси? Попитайте ги в коментарите към статията - ние ще се опитаме да ви помогнем.