Koliko električne energije troši električni kotao: kako izračunati prije kupnje

Korištenje električne energije kao izvora energije za grijanje seoske kuće privlačno je iz više razloga: laka dostupnost, rasprostranjenost i ekološka prihvatljivost.U isto vrijeme, glavna prepreka korištenju električnih kotlova ostaju prilično visoke tarife.

Jeste li također razmišljali o izvedivosti ugradnje električnog kotla? Hajde da zajedno shvatimo koliko električne energije troši električni kotao. Za što ćemo koristiti pravila izračuna i formule o kojima se govori u našem članku.

Izračuni će vam pomoći da detaljno shvatite koliko ćete kW električne energije morati platiti mjesečno ako koristite električni kotao za grijanje kuće ili stana. Dobivene brojke će vam omogućiti da donesete konačnu odluku o kupnji/nekupnji kotla.

Metode proračuna snage električnog kotla

Postoje dvije glavne metode za izračunavanje potrebne snage električnog kotla. Prvi se temelji na grijanoj površini, drugi na proračunu gubitaka topline kroz ovojnicu zgrade.

Izračun prema prvoj opciji je vrlo grub, na temelju jednog pokazatelja - specifične snage. Specifična snaga navedena je u referentnim knjigama i ovisi o regiji.

Izračun za drugu opciju je složeniji, ali uzima u obzir mnoge pojedinačne pokazatelje određene zgrade. Potpuni toplinski tehnički proračun zgrade prilično je složen i mukotrpan zadatak. Zatim će se razmotriti pojednostavljeni izračun, koji ipak ima potrebnu točnost.

Bez obzira na način izračuna, količina i kvaliteta prikupljenih početnih podataka izravno utječu na ispravnu procjenu potrebne snage električnog kotla.

Uz smanjenu snagu, oprema će stalno raditi s maksimalnim opterećenjem, ne pružajući potrebnu udobnost stanovanja. Uz precijenjenu snagu dolazi do neopravdano velike potrošnje električne energije i visokih troškova opreme za grijanje.

Za razliku od drugih vrsta goriva, električna energija je ekološki prihvatljiva, prilično čista i jednostavna opcija, ali je vezana uz prisutnost neprekinute električne mreže u regiji

Postupak za izračunavanje snage električnog kotla

Zatim ćemo detaljno razmotriti kako izračunati potrebnu snagu kotla tako da oprema u potpunosti ispuni svoj zadatak grijanja kuće.

Faza #1 - prikupljanje početnih podataka za izračun

Za izračune trebat će vam sljedeće informacije o zgradi:

• S – površina grijane prostorije.
• W_pobijediti – specifična snaga.

Pokazatelj specifične snage pokazuje koliko je toplinske energije potrebno po 1 m² u 1 sat

Ovisno o lokalnim prirodnim uvjetima, mogu se uzeti sljedeće vrijednosti:

• za središnji dio Rusije: 120 – 150 W/m²;
• za južne regije: 70-90 W/m²;
• za sjeverne regije: 150-200 W/m².

W_pobijediti - teorijska vrijednost, koja se koristi uglavnom za vrlo grube izračune, jer ne odražava stvarni gubitak topline zgrade. Ne uzima u obzir površinu ostakljenja, broj vrata, materijal vanjskih zidova ili visinu stropova.

Točni toplinski izračuni izrađuju se pomoću specijaliziranih programa, uzimajući u obzir mnoge čimbenike. Za naše potrebe takav izračun nije potreban, sasvim je moguće izračunati gubitak topline vanjskih ogradnih konstrukcija.

Količine koje je potrebno koristiti u izračunima:

R – otpor prijenosu topline ili koeficijent toplinskog otpora. Ovo je omjer temperaturne razlike na rubovima ograđene strukture i toplinskog toka koji prolazi kroz ovu strukturu. Ima dimenziju m²×⁰S/W.

Zapravo je jednostavno – R izražava sposobnost materijala da zadrži toplinu.

Q – vrijednost koja pokazuje količinu toplinskog toka koji prolazi kroz 1 m² površine s temperaturnom razlikom od 1⁰C tijekom 1 sata. Odnosno, pokazuje koliko toplinske energije gubi 1 m² ovojnice zgrade po satu s temperaturnom razlikom od 1 stupnja. Ima dimenziju W/m²×h.

Za ovdje navedene izračune nema razlike između kelvina i Celzijevih stupnjeva jer nije bitna apsolutna temperatura, već samo razlika.

Q_općenito – količina toplinskog toka koji prolazi kroz područje S ogradne konstrukcije po satu. Ima dimenziju W/h.

P – snaga kotla za grijanje.Izračunava se kao potrebna najveća snaga opreme za grijanje pri najvećoj razlici temperature vanjskog i unutarnjeg zraka. Drugim riječima, dovoljna snaga kotla za grijanje zgrade u najhladnijoj sezoni. Ima dimenziju W/h.

Učinkovitost – faktor učinkovitosti kotla za grijanje, bezdimenzijska veličina koja pokazuje omjer primljene i utrošene energije. U dokumentaciji opreme obično se navodi kao postotak od 100, na primjer 99%. U izračunima se koristi vrijednost od 1, tj. 0,99.

∆T – pokazuje temperaturnu razliku na dvije strane ograđene konstrukcije. Da bi bilo jasnije kako se razlika ispravno izračunava, pogledajte primjer. Ako je vani: -30 °C, a unutra +22 °C, dakle ∆T = 22 - (-30) = 52 °C

Ili isto, ali u Kelvinima: ∆T = 293 – 243 = 52K

To jest, razlika će uvijek biti ista za stupnjeve i kelvine, tako da se referentni podaci u kelvinima mogu koristiti za izračune bez korekcija.

d – debljina ogrodne konstrukcije u metrima.

k – koeficijent toplinske vodljivosti materijala ovojnice zgrade, koji je preuzet iz referentnih knjiga ili SNiP II-3-79 „Tehnologija topline zgrada” (SNiP - građevinski kodovi i propisi). Ima dimenziju W/m×K ili W/m×⁰S.

Sljedeći popis formula pokazuje odnos između količina:

• R=d/k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T/R
• Q_općenito = Q × S
• P = Q_općenito / učinkovitost

Za višeslojne konstrukcije otpor prijelaza topline R izračunava se za svaku strukturu posebno i zatim zbraja.

Ponekad izračun višeslojnih struktura može biti previše glomazan, na primjer, kada se izračunava gubitak topline prozora s dvostrukim staklom.

Što treba uzeti u obzir pri proračunu otpora prijenosa topline za prozore:

• debljina stakla;
• broj stakala i zračnih raspora između njih;
• vrsta plina između stakala: inertni ili zrak;
• prisutnost toplinske izolacijske prevlake prozorskog stakla.

Međutim, možete pronaći gotove vrijednosti za cijelu strukturu bilo od proizvođača ili u priručniku; na kraju ovog članka nalazi se tablica za prozore s dvostrukim staklima zajedničkog dizajna.

Faza # 2 - izračun gubitka topline iz poda podruma

Zasebno, potrebno je zadržati se na proračunu gubitka topline kroz pod zgrade, budući da tlo ima značajan otpor prijenosu topline.

Pri proračunu toplinskih gubitaka podrumske etaže potrebno je uzeti u obzir prodor u tlo. Ako je kuća na razini tla, pretpostavlja se da je dubina 0.

Prema općeprihvaćenoj metodi, površina poda podijeljena je u 4 zone.

• 1 zona - povucite se 2 m od vanjskog zida do sredine poda duž perimetra. U slučaju produbljivanja građevine, ona se povlači od razine tla do razine poda uz vertikalni zid. Ako je zid ukopan 2 m u zemlju, tada će zona 1 biti u potpunosti na zidu.
• 2 zona – povlači se 2 m po obodu do središta od granice zone 1.
• 3 zona – povlači se 2 m po obodu do središta od granice zone 2.
• 4 zona – preostali kat.

Na temelju ustaljene prakse, svaka zona ima svoj 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.

Navedene R vrijednosti vrijede za neobložene podove. U slučaju izolacije, svaki R se povećava za R izolacije.

Dodatno, za podove položene na grede, R se množi s faktorom 1,18.

Zona 1 je široka 2 metra. Ako je kuća ukopana, tada trebate uzeti visinu zidova u zemlji, oduzeti od 2 metra, a ostatak prenijeti na pod

Faza #3 - izračun gubitka topline na stropu

Sada možete početi s izračunima.

Formula koja može poslužiti za grubu procjenu snage električnog kotla:

W=W_pobijediti × S

Zadatak: izračunajte potrebnu snagu kotla u Moskvi, grijana površina 150 m².

Prilikom izračunavanja uzimamo u obzir da Moskva pripada središnjoj regiji, tj. W_pobijediti može se uzeti jednako 130 W/m².

W_pobijediti = 130 × 150 = 19500W/h ili 19,5kW/h

Ova brojka je toliko netočna da ne zahtijeva uzimanje u obzir učinkovitost opreme za grijanje.

Sada odredimo gubitak topline nakon 15 m² stropna površina izolirana mineralnom vunom. Debljina termoizolacijskog sloja je 150 mm, vanjska temperatura zraka je -30 °C, unutar objekta +22 °C u 3 sata.

Rješenje: pomoću tablice nalazimo koeficijent toplinske vodljivosti mineralne vune, k=0,036 W/m×°C. Debljina d mora se uzeti u metrima.

Postupak izračuna je sljedeći:

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

Izračunali smo da će gubitak topline kroz strop u našem primjeru biti 187 * 3 = 561 W.

Za naše potrebe, sasvim je moguće pojednostaviti izračune izračunavanjem gubitka topline samo vanjskih konstrukcija: zidova i stropova, bez obraćanja pozornosti na unutarnje pregrade i vrata.

Osim toga, možete učiniti bez izračunavanja gubitaka topline za ventilaciju i kanalizaciju. Nećemo uzeti u obzir infiltraciju i opterećenje vjetrom. Ovisnost položaja zgrade o kardinalnim točkama i količini primljenog sunčevog zračenja.

Iz općih razmatranja može se izvući jedan zaključak. Što je veći volumen zgrade, to je manji gubitak topline po 1 m². To je lako objasniti, budući da se površina zidova povećava kvadratno, a volumen se povećava u kocki. Lopta ima najmanji gubitak topline.

U zatvorenim konstrukcijama uzimaju se u obzir samo zatvoreni zračni slojevi. Ako vaša kuća ima ventiliranu fasadu, tada se takav zračni sloj smatra nezatvorenim i ne uzima se u obzir. Ne uzimaju se svi slojevi koji dolaze prije sloja na otvorenom: fasadne pločice ili kasete.

U obzir se uzimaju zatvoreni zračni slojevi, na primjer, u prozorima s dvostrukim staklom.

Svi zidovi kuće su vanjski. Potkrovlje se ne grije, toplinska otpornost krovnih materijala se ne uzima u obzir

Faza # 4 - izračun ukupnog gubitka topline vikendice

Nakon teorijskog dijela možete pristupiti praktičnom dijelu.

Na primjer, izračunajmo kuću:

• dimenzije vanjskih zidova: 9x10 m;
• visina: 3 m;
• prozor s dvostrukim ostakljenjem 1.5×1,5 m: 4 kom;
• hrastova vrata 2.1×0,9 m, debljina 50 mm;
• Podovi od borovine 28 mm, na vrhu ekstrudirane pjene debljine 30 mm, postavljeni na grede;
• strop od gips ploče 9 mm, na vrhu mineralne vune debljine 150 mm;
• materijal zida: zidanje od 2 silikatne opeke, izolacija mineralnom vunom 50 mm;
• najhladnije razdoblje je 30 °C, procijenjena temperatura unutar objekta je 20 °C.

Napravit ćemo pripremne izračune potrebnih površina. Prilikom izračunavanja zona na podu, pretpostavljamo nultu dubinu zida. Podna ploča je postavljena na grede.

• prozori – 9 m²;
• vrata – 1,9 m²;
• zidovi, minus prozori i vrata - 103,1 m²;
• strop - 90 m²;
• tlocrtne površine: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Zatim, koristeći referentne knjige ili tablice dane na kraju ovog poglavlja, odabiremo potrebne vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti za svaki materijal. Preporučujemo da pročitate više o koeficijent toplinske vodljivosti i njegove vrijednosti za najpopularnije građevinske materijale.

Za borove ploče, koeficijent toplinske vodljivosti mora se uzeti duž vlakana.

Cijela računica je vrlo jednostavna:

Korak 1: Proračun gubitaka topline kroz nosive zidne konstrukcije sastoji se od tri koraka.

Izračunavamo koeficijent gubitka topline zidova od opeke: R_Cyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Isto za zidnu izolaciju: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

Toplinski gubitak 1 m² vanjski zidovi: Q = ΔT/(R_Cyrus + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×°C/W.

Kao rezultat toga, ukupni gubitak topline sa zidova bit će: Q_sv = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

Korak 2: Proračun gubitaka toplinske energije kroz prozore: Q_prozori = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

Korak #3: Proračun propuštanja toplinske energije kroz hrastova vrata: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

Korak #4: Gubitak topline kroz gornji kat - strop: Q_znoj = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

Korak #5: Izračunavanje R_ut za pod također u nekoliko koraka.

Prvo nalazimo koeficijent toplinskog gubitka izolacije: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Zatim dodamo R_ut za svaku zonu:

• R1 = 3,09 m²×°C/W; R2 = 5,29 m²×°C/W;
• R3 = 9,59 m²×°C/W; R4 = 15,19 m²×°C/W.

Korak #6: Budući da je pod položen na trupce, množimo s faktorom 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.

Korak #7: Izračunajmo Q za svaku zonu:

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.

Korak #8: Sada možete izračunati Q za cijeli kat: Q_kat = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/h.

Korak #9: Kao rezultat naših izračuna, možemo navesti količinu ukupnog gubitka topline:

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

U izračun nisu uključeni toplinski gubici povezani s kanalizacijom i ventilacijom. Kako ne bismo prekomjerno zakomplicirali stvari, jednostavno dodamo 5% navedenim curenjima.

Naravno, potrebna je rezerva, minimalno 10%.

Dakle, konačna brojka za gubitak topline kuće navedena kao primjer bit će:

Q_općenito = 6629 × 1,15 = 7623 W/h.

Q_općenito prikazuje maksimalni toplinski gubitak kuće kada je temperaturna razlika između vanjskog i unutarnjeg zraka 50 °C.

Ako izračunamo prema prvoj pojednostavljenoj verziji koristeći Wsp tada:

W_pobijediti = 130 × 90 = 11700 W/h.

Jasno je da druga opcija izračuna, iako puno kompliciranija, daje realniju brojku za zgrade s izolacijom. Prva opcija omogućuje vam da dobijete generaliziranu vrijednost gubitka topline za zgrade s niskim stupnjem toplinske izolacije ili bez nje.

U prvom slučaju, kotao će svaki sat morati potpuno obnoviti gubitak toplinske energije koji nastaje kroz otvore, stropove i zidove bez izolacije.

U drugom slučaju, potrebno je grijati dok se ne postigne ugodna temperatura samo jednom. Tada će kotao trebati samo obnoviti gubitak topline, čija je vrijednost znatno niža od prve opcije.

Tablica 1. Toplinska vodljivost raznih građevinskih materijala.

Tablica prikazuje koeficijente toplinske vodljivosti za uobičajene građevinske materijale

Tablica 2. Debljina cementne fuge za razne vrste zidova.

Pri proračunu debljine ziđa uzima se u obzir debljina fuge od 10 mm. Zbog cementnih spojeva, toplinska vodljivost zida je nešto veća od one zasebne opeke

Tablica 3. Toplinska vodljivost raznih vrsta ploča od mineralne vune.

Tablica prikazuje vrijednosti koeficijenta toplinske vodljivosti za različite ploče od mineralne vune. Za izolaciju fasada koristi se kruta ploča

Tablica 4.Gubitak topline kroz prozore različitih izvedbi.

Oznake u tablici: Ar – punjenje dvostrukih stakala inertnim plinom, K – vanjsko staklo ima toplinski zaštitni sloj, debljina stakla 4 mm, preostali brojevi označavaju razmak između stakala

7,6 kW/h je procijenjena potrebna maksimalna snaga koja se troši za grijanje dobro izolirane zgrade. Međutim, električni kotlovi također trebaju nešto punjenja da bi radili.

Kao što ste primijetili, loše izolirana kuća ili stan zahtijevat će velike količine električne energije za grijanje. Štoviše, to vrijedi za bilo koju vrstu kotla. Pravilna izolacija podova, stropova i zidova može znatno smanjiti troškove.

Na našoj web stranici imamo članke o metodama izolacije i pravilima za odabir materijala za toplinsku izolaciju. Pozivamo vas da se upoznate s njima:

• Izolacija privatne kuće izvana: popularne tehnologije + pregled materijala
• Podna izolacija gredama: materijali za toplinsku izolaciju + sheme izolacije
• Izolacija tavanskog krova: detaljne upute o ugradnji toplinske izolacije u potkrovlju niske zgrade
• Vrste izolacije za zidove kuće iznutra: materijali za izolaciju i njihove karakteristike
• Izolacija za strop u privatnoj kući: vrste korištenih materijala + kako odabrati pravu
• Učinite sami izolaciju balkona: popularne opcije i tehnologije za izolaciju balkona iznutra

Faza #5 - izračun troškova energije

Ako pojednostavimo tehničku bit kotla za grijanje, onda ga možemo nazvati konvencionalnim pretvaračem električne energije u toplinski analog. Pri izvođenju pretvorbenog rada također se troši određena količina energije. Oni. kotao dobiva punu jedinicu električne energije, a samo 0,98 se troši za grijanje.

Da bi se dobila točna brojka potrošnje energije električnog kotla za grijanje koji se proučava, njegova se snaga (nominalna u prvom slučaju i izračunata u drugom) mora podijeliti s vrijednošću učinkovitosti koju je naveo proizvođač.

U prosjeku, učinkovitost takve opreme je 98%. Kao rezultat toga, količina potrošnje energije bit će, na primjer, za opciju dizajna:

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

Ostaje samo pomnožiti vrijednost s lokalnom tarifom. Zatim izračunajte ukupne troškove električnog grijanja i počnite tražiti načine kako ih smanjiti.

Na primjer, kupite dvotarifno brojilo, što vam omogućuje djelomično plaćanje po nižim "noćnim" cijenama. Zašto morate zamijeniti staro brojilo novim modelom? Detaljno o postupku i pravilima za obavljanje zamjene pregledano ovdje.

Drugi način smanjenja troškova nakon zamjene mjerača je uključivanje toplinskog akumulatora u krug grijanja za pohranu jeftine energije noću i korištenje tijekom dana.

Faza #6 - izračun sezonskih troškova grijanja

Sada kada ste savladali metodu izračuna budućih toplinskih gubitaka, možete jednostavno procijeniti troškove grijanja kroz cijelo razdoblje grijanja.

Prema SNiP 23-01-99 “Građevinska klimatologija” u stupcima 13 i 14 nalazimo za Moskvu trajanje razdoblja s prosječnom temperaturom ispod 10 °C.

Za Moskvu ovo razdoblje traje 231 dan i ima prosječnu temperaturu od -2,2 °C. Za izračunavanje Q_općenito za ΔT=22,2 °C nije potrebno ponovno izvoditi cijeli proračun.

Dovoljno je ispisati Q_općenito za 1 °C:

Q_općenito = 7623 / 50 = 152,46 W/h

Prema tome, za ΔT= 22,2 °C:

Q_općenito = 152,46 × 22,2 = 3385 Wh

Da biste pronašli utrošenu električnu energiju, pomnožite s razdobljem grijanja:

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

Gornji izračun je također zanimljiv jer nam omogućuje analizu cijele konstrukcije kuće sa stajališta učinkovitosti izolacije.

Razmotrili smo pojednostavljenu verziju izračuna. Također preporučujemo da pročitate cijeli toplinski tehnički proračun zgrade.

Zaključci i koristan video na tu temu

Kako izbjeći gubitak topline kroz temelj:

Kako izračunati gubitak topline online:

Korištenje električnih kotlova kao glavne opreme za grijanje vrlo je ograničeno mogućnostima električnih mreža i troškovima električne energije.

Međutim, kao dodatak, na primjer kotao na kruta goriva, može biti vrlo učinkovit i koristan. Mogu značajno smanjiti vrijeme potrebno za zagrijavanje sustava grijanja ili se koristiti kao glavni kotao na ne baš niskim temperaturama.

Koristite li električni kotao za grijanje? Recite nam koju ste metodu koristili za izračun potrebne snage za vaš dom. Ili možda samo želite kupiti električni kotao i imate pitanja? Pitajte ih u komentarima na članak - pokušat ćemo vam pomoći.