Uporaba električne energije kot vira energije za ogrevanje podeželske hiše je privlačna iz več razlogov: lahka dostopnost, razširjenost, prijaznost do okolja. Hkrati ostajajo precej visoke tarife glavna ovira pri uporabi električnih kotlov.
Ste razmišljali tudi o priporočljivosti vgradnje električnega kotla? Poglejmo skupaj, koliko električne energije porabi električni kotel. Zakaj bomo uporabili pravila za izvajanje izračunov in formul, obravnavanih v našem članku.
Izračuni bodo pomagali podrobneje razumeti, koliko kW električne energije bo treba plačevati mesečno, če se električni kotel uporablja za ogrevanje hiše ali stanovanja. Tako dobljene številke vam bodo omogočile dokončno odločitev o nakupu / ne nakupu kotla.
Metode za izračun moči električnega kotla
Za izračun potrebne moči električnega kotla lahko ločimo dve glavni metodi. Prvi temelji na ogrevanem območju, drugi na izračunu toplotne izgube skozi ovoj stavbe.
Izračun po prvi možnosti je zelo grob, temelji na enem samem kazalcu - specifični moči. Specifična moč je navedena v referenčnih knjigah in je odvisna od regije.
Galerija slik
Fotografija s
Prednosti namestitve električnega kotla
Pomembne prednosti delovanja električne enote
Slabosti ogrevalnih sistemov z električnim kotlom
Izbira električnega kotla z zadostno močjo
Izračun po drugi možnosti je bolj zapleten, vendar upošteva veliko posameznih kazalcev določene stavbe. Celotni izračun toplote za gradnjo je precej zapletena in mukotrpna naloga. Spodaj bo obravnavan poenostavljen izračun, ki pa ima potrebno natančnost.
Ne glede na način izračuna količina in kakovost zbranih izvornih podatkov neposredno vplivata na pravilno oceno potrebne moči električnega kotla.
Z majhno močjo bo oprema nenehno delovala z največjo obremenitvijo, ne bo pa zagotovila želenega udobja bivanja. S prekomerno močjo - nerazumno velika poraba energije, visoki stroški ogrevalne opreme.
Za razliko od drugih vrst goriva je elektrika okolju prijazna, dokaj čista in enostavna možnost, vendar je vezana na razpoložljivost neprekinjenega električnega omrežja v regiji
Postopek za izračun moči električnega kotla
Nato bomo podrobno razmislili, kako izračunati potrebno zmogljivost kotla, tako da oprema v celoti izpolni svojo nalogo ogrevanja hiše.
1. faza - zbiranje začetnih podatkov za izračun
Za izračun boste potrebovali naslednje podatke o stavbi:
- S - območje ogrevane sobe.
- Wutripov - specifična moč.
Indikator specifične moči kaže, koliko toplotne energije je potrebno na 1 m2 ob 1 uri.
Odvisno od lokalnih okoljskih razmer je mogoče sprejeti naslednje vrednosti:
- za osrednji del Rusije: 120 - 150 W / m2;
- za južne regije: 70-90 W / m2;
- za severne regije: 150-200 W / m2.
Wutripov - teoretična vrednost, ki se uporablja predvsem za zelo grobe izračune, ker ne odraža realne toplotne izgube zgradbe. Ne upošteva območja zasteklitve, števila vrat, materiala zunanjih sten, višine stropov.
Natančen izračun toplotne tehnike se izvede s pomočjo specializiranih programov ob upoštevanju številnih dejavnikov. Za naše namene takšen izračun ni potreben, povsem mogoče ga je dobiti z izračunom toplotnih izgub zunanjih ovojev stavbe.
Vrednosti, ki jih je treba uporabiti pri izračunih:
R - odpornost na toploto ali koeficient toplotne odpornosti. To je razmerje temperaturne razlike vzdolž robov ograjene konstrukcije in toplotnega toka, ki poteka skozi to strukturo. Ima dimenzijo m2× ⁰S / W.
Pravzaprav je vse preprosto - R izraža sposobnost materiala, da zadrži toploto.
V - vrednost, ki prikazuje količino toplotnega toka skozi 1 m2 površino pri temperaturni razliki 1 ° C 1 uro. Se pravi, koliko toplote izgubi 1 m2 gradbena ovojnica na uro pri temperaturnem padcu za 1 stopinjo. Ima dimenzijo Š / m2× h
Pri izračunih, podanih tukaj, ni razlike med kelvini in stopinjami Celzija, saj ni pomembna absolutna temperatura, ampak le razlika.
Vskupaj- količino toplotnega toka, ki poteka na območje S ovoja stavbe na uro. Ima dimenzijo Š / h.
P - moč ogrevalnega kotla. Izračuna se kot zahtevana največja vrednost moči ogrevalne opreme z največjo temperaturno razliko med zunanjim in notranjim zrakom. Z drugimi besedami, zadostna moč kotla za ogrevanje stavbe v najhladnejši sezoni. Ima dimenzijo Š / h.
Učinkovitost - izkoristek kotla, brezdimenzijska količina, ki prikazuje razmerje prejete energije in porabljene energije. Dokumentacija opreme je ponavadi podana v odstotkih 100, na primer 99%. V izračunih je vrednost od 1, tj. 0,99.
∆T - prikazuje temperaturno razliko na obeh straneh ovoja stavbe. Da bi bilo bolj jasno, kako se razlika izračuna pravilno, glejte primer. Če je zunaj: -30 °C in znotraj +22 ° C, torej ∆T = 22 - (-30) = 52 ° S
Ali tudi v kelvinu: ∆T = 293 - 243 = 52K
To pomeni, da bo razlika vedno enaka za stopinje in kelvine, zato se za izračune referenčni podatki v kelvinih lahko uporabljajo brez popravkov.
d - debelina zgradbe v metrih.
k - koeficient toplotne prevodnosti materiala ovoja stavbe, ki je vzet iz referenčnih knjig ali gradbenih norm in pravil II-3-79 "Gradbena toplotna tehnika" (gradbeni normativi in predpisi - gradbene norme in pravila). Ima dimenzijo Š / m × K ali Š / m × ⁰C.
Naslednji seznam formul prikazuje razmerje med količinami:
- R = d / k
- R = ∆T / Q
- Q = ∆T / R
- Vskupaj = Q × S
- P = qskupaj Učinkovitost
Za večplastne strukture se odpornost toplote R izračuna ločeno za vsako strukturo in nato sešteje.
Včasih je izračun večplastnih struktur lahko preveč okoren, na primer pri izračunu toplotne izgube steklenega okna.
Kaj morate upoštevati pri izračunu odpornosti toplote za okna:
- debelina stekla;
- število očal in zračnih vrzeli med njimi;
- vrsta plina med kozarci: inerten ali zračen;
- prisotnost toplotne izolacijske prevleke okenskega stekla.
Vendar pa lahko najdete že pripravljene vrednosti za celotno strukturo bodisi pri proizvajalcu bodisi v imeniku, na koncu tega članka je tabela za dvojno zastekljena okna skupne zasnove.
Faza # 2 - izračun toplotne izgube tal v kleti
Ločeno se je treba ustaviti na izračunu toplotne izgube skozi tla stavbe, saj ima tla znatno odpornost na prenos toplote.
Pri izračunu toplotne izgube kleti morate upoštevati poglabljanje v tla. Če je hiša v tleh, se domneva, da je globina enaka 0.
Po splošno sprejeti tehniki je talna površina razdeljena na 4 cone.
- 1 cona - 2 metra nazaj od zunanje stene do središča tal po obodu. V primeru poglabljanja stavbe odstopa od tal do nivoja tal po navpični steni. Če je stena 2 m globoko v tleh, bo cona 1 popolnoma na steni.
- 2 cona - se umakne 2 m okoli oboda do središča od meje 1 cone.
- 3 cone - se umakne 2 m okoli oboda do središča od meje območja 2.
- 4 cone - preostalo nadstropje.
Za vsako cono iz ustaljene prakse so določeni lastni R-ji:
- R1 = 2,1 m2× ° C / W;
- R2 = 4,3 m2× ° C / W;
- R3 = 8,6 m2× ° C / W;
- R4 = 14,2 m2× ° C / Š.
Dane vrednosti R veljajo za tla brez premaza. V primeru izolacije se vsak R poveča za R izolacije.
Poleg tega se za tla, položena na hlode, R pomnoži s faktorjem 1,18.
Cona 1 je široka 2 metra. Če je hiša pokopana, potem morate v tla vzeti višino sten, odšteti 2 metra in preostanek prenesti na tla
Faza # 3 - izračun toplotne izgube stropa
Zdaj lahko nadaljujete z izračuni.
Formula, ki lahko služi kot groba ocena moči električnega kotla:
W = wutripov × S
Cilj: izračunati potrebno zmogljivost kotla v Moskvi, ogrevana površina 150 m².
Pri izračunih upoštevamo, da Moskva spada v osrednjo regijo, tj. Wutripov lahko vzamemo enako 130 W / m2.
Wutripov = 130 × 150 = 19500W / h ali 19,5kW / h
Ta številka je tako netočna, da ni treba upoštevati učinkovitosti ogrevalne opreme.
Zdaj določimo izgubo toplote skozi 15m2 območje stropa, izolirano z mineralno volno. Debelina izolacijskega sloja je 150 mm, zunanja temperatura -30 ° C, znotraj stavbe +22 ° C 3 ure.
Rešitev: po tabeli najdemo koeficient toplotne prevodnosti mineralne volne, k = 0,036 W / m × ° C. Debelino d je treba vzeti v metrih.
Postopek izračuna je naslednji:
- R = 0,15 / 0,036 = 4,167 m2× ° C / W
- ∆T = 22 - (-30) = 52 ° S
- Q = 52 / 4.167 = 12,48 W / m2× h
- Vskupaj = 12,48 × 15 = 187 W / h.
Izračunali smo, da bodo toplotne izgube skozi zgornjo mejo v našem primeru znašale 187 * 3 = 561W.
Za naše namene je povsem mogoče poenostaviti izračune, izračunati izgubo toplote samo zunanjih konstrukcij: sten in stropov, ne da bi bili pozorni na notranje predelne stene in vrata.
Poleg tega lahko storite brez izračuna toplotne izgube za prezračevanje in kanalizacijo. Ne bomo upoštevali infiltracije in obremenitve z vetrom. Odvisnost lokacije stavbe od kardinalnih točk in količine prejetega sončnega sevanja.
Iz splošnih premislekov je mogoče izvesti en zaključek. Večja kot je stavba, manj je toplotnih izgub na 1 m2. To je enostavno razložiti, saj se površina sten kvadratno poveča, prostornina pa v kocki. Kroglica ima najmanj izgube toplote.
Pri ograjenih konstrukcijah se upoštevajo le zaprti zračni sloji. Če ima vaša hiša prezračevano fasado, se takšna zračna plast ne šteje za zaprto, se ne upošteva. Ne vzemite vseh slojev, ki sledijo pred plastjo na prostem: fasadne ploščice ali kasete.
Upoštevajo se zaprti zračni sloji, na primer v oknih z dvojnim steklom.
Vse stene hiše so zunanje. Podstrešje ni ogrevano, toplotna odpornost strešnih materialov se ne upošteva
Faza # 4 - izračun skupne toplotne izgube koče
Po teoretičnem delu lahko nadaljujete na praktično.
Na primer, izračunamo hišo:
- dimenzije zunanjih sten: 9x10 m;
- višina: 3 m;
- okno z oknom z dvojnim steklom 1,5 × 1,5 m: 4 kosi;
- hrastova vrata 2,1 × 0,9 m, debelina 50 mm;
- borova tla 28 mm, nad ekstrudiranim polistirenom debeline 30 mm, položena na hlode;
- Strop GKL 9 mm, nad mineralno volno debeline 150 mm;
- material za stene: zidan 2 silikatna opeka, izolacija iz mineralne volne 50 mm;
- najhladnejše obdobje je 30 ° С, izračunana temperatura v stavbi pa 20 ° S.
Izvedli bomo pripravljalne izračune potrebnih površin. Pri izračunu con na tleh vzamemo ničelno poglabljanje sten. Talne deske so položene na hlode.
- okna - 9 m2;
- vrata - 1,9 m2;
- stene, minus okna in vrata - 103,1 m2;
- strop - 90 m2;
- površina talnih con: S1 = 60 m2, S2 = 18 m2, S3 = 10 m2, S4 = 2 m2;
- ΔT = 50 ° C.
Nadalje po referenčnih knjigah ali tabelah na koncu tega poglavja izberemo potrebne vrednosti koeficienta toplotne prevodnosti za vsak material. Priporočamo, da se podrobneje seznanite s koeficientom toplotne prevodnosti in njegovimi vrednostmi za najbolj priljubljene gradbene materiale.
Pri borovih deskah je treba toplotno prevodnost sprejeti vzdolž vlaken.
Celoten izračun je dokaj preprost:
Korak 1: Izračun toplotne izgube skozi nosilne stenske konstrukcije vključuje tri korake.
Izračunamo koeficient toplotne izgube sten opečne opeke: RCyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m2× ° C / Š.
Enako za izolacijo sten: Rut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m2× ° C / Š.
Izguba toplote 1 m2 zunanje stene: Q = ΔT / (RCyrus + Rut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m2× ° C / Š.
Posledično bo skupna toplotna izguba sten: Qst = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.
2. korak: Izračun toplotne izgube skozi okna: Qokno = 9 × 50 / 0,32 = 1406W / h.
3. korak: Izračun puščanja toplotne energije skozi hrastova vrata: Qdv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W / h.
4. korak: Izguba toplote skozi zgornji strop - strop: Qpot = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064W / h.
5. korak: Izračunamo Rut za tla tudi v več akcijah.
Najprej najdemo koeficient toplotne izgube izolacije: Rut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m2× ° C / Š.
Nato dodajte Rut do vsake cone:
- R1 = 3,09 m2× ° C / W; R2 = 5,29 m2× ° C / W;
- R3 = 9,59 m2× ° C / W; R4 = 15,19 m2× ° C / Š.
6. korak: Ker je tla položena na hlode, pomnožite s faktorjem 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 / Š.
7. korak: Za vsako cono izračunamo Q:
Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W / h;
Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 W / h;
Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W / h;
Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6W / h.
8. korak: Zdaj lahko izračunate Q za celoten spol: Qtla = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W / h.
9. korak: Kot rezultat naših izračunov lahko določimo vsoto celotne toplotne izgube:
Vskupaj = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629W / h.
V izračun niso bile vštete toplotne izgube, povezane s kanalizacijo in prezračevanjem. Da se ne bi zapletlo izven meritev, na navedena puščanja dodajte le 5%.
Seveda je potrebna vsaj 10-odstotna marža.
Tako bo končna številka izgube toplote, navedena kot primer hiše,:
Vskupaj = 6629 × 1,15 = 7623W / h.
Vskupaj prikazuje največjo izgubo toplote doma, ko je temperaturna razlika med zunanjim in notranjim zrakom 50 ° C.
Če v Wud štejete po prvi poenostavljeni različici, potem:
Wutripov = 130 × 90 = 11700W / h.
Jasno je, da je druga različica izračuna še bolj zapletena, vendar daje bolj realističen podatek za stavbe z izolacijo. Prva možnost vam omogoča, da dobite splošno vrednost izgube toplote za stavbe z nizko stopnjo toplotne izolacije ali brez nje sploh.
V prvem primeru bo moral kotel vsako uro v celoti obnavljati izgubo toplotne energije, ki nastane skozi odprtine, tla, stene brez izolacije.
V drugem primeru je treba ogreti le enkrat, preden dosežemo udobno temperaturo. Potem bo moral kotel le obnoviti izgubo toplote, katere obseg je bistveno manjši od prve možnosti.
Tabela 1. Toplotna prevodnost različnih gradbenih materialov.
Tabela prikazuje toplotno prevodnost običajnih gradbenih materialov.
Tabela 2. Debelina cementnega spoja za različne vrste zidanja.
Pri izračunu debeline zidanja se upošteva debelina šiva 10 mm. Zaradi cementnih spojev je toplotna prevodnost zidanega materiala nekoliko višja od ene same opeke
Tabela 3. Toplotna prevodnost različnih vrst plošč iz mineralne volne.
Tabela prikazuje vrednosti koeficienta toplotne prevodnosti za različne plošče iz mineralne volne. Za ogrevanje fasad se uporablja trda plošča
Tabela 4. Toplotne izgube oken različnih izvedb.
Oznake v tabeli: Ar - kozarec napolni z inertnim plinom, K - zunanji kozarec ima toplotno zaščitno prevleko, debelina stekla je 4 mm, preostale številke pa označujejo vrzel med kozarci
7,6 kW / h je predvidena največja potrebna moč, ki jo porabimo za ogrevanje dobro izolirane stavbe. Vendar električni kotli za delo potrebujejo tudi nekaj naboja za lastno moč.
Kot ste opazili, bo slaba izolirana hiša ali stanovanje potrebovala velike količine električne energije za ogrevanje. In to velja za katero koli vrsto kotla. Pravilna izolacija tal, stropa in sten lahko znatno zmanjša stroške.
Na naši spletni strani so članki o izolacijskih metodah in pravilih za izbiro toplotnoizolacijskega materiala. Predlagamo, da se z njimi seznanite:
- Izolacija zasebne hiše zunaj: priljubljene tehnologije + pregled materiala
- Talne izolacije z hlodi: materiali za toplotno izolacijo + izolacijske sheme
- Izolacija podstrešne strehe: podrobno navodilo o vgradnji toplotne izolacije na podstrešju nizke stavbe
- Vrste izolacije za stene hiše od znotraj: materiali za izolacijo in njihove značilnosti
- Izolacija za strop v zasebni hiši: vrste uporabljenih materialov + kako izbrati pravo
- Sami segrejte balkon: priljubljene možnosti in tehnologije za ogrevanje balkona od znotraj
Faza # 5 - Izračun stroškov električne energije
Če poenostavite tehnično bistvo ogrevalnega kotla, ga lahko imenujete običajni pretvornik električne energije v njegov toplotni kolega. Pri opravljanju preusmeritvenega dela porabi tudi določeno količino energije. Tiste. kotel prejme polno enoto električne energije, za ogrevanje pa je le 0,98 njegovega dela.
Da bi dobili natančno številko porabe energije v preiskovanem električnem grelnem kotlu, je treba njegovo moč (ocenjeno v prvem primeru in izračunano v drugem) razdeliti na vrednost učinkovitosti, ki jo je navedel proizvajalec.
Povprečna učinkovitost takšne opreme je 98%. Posledično bo poraba energije na primer za možnost izračuna:
7,6 / 0,98 = 7,8 kW / h.
Ostaja nam, da vrednost pomnožimo z lokalno tarifo. Nato izračunajte skupne stroške električnega ogrevanja in začnite iskati načine, kako jih zmanjšati.
Na primer, kupite dvotarifni števec, ki vam omogoča, da delno plačujete po nižjih "nočnih" tarifah. Zakaj morate stari števec električne energije zamenjati z novim modelom. Tukaj so podrobno obravnavani postopek in pravila za izvedbo zamenjave.
Drug način za zmanjšanje stroškov po zamenjavi števca je vključitev toplotnega akumulatorja v ogrevalni krog, da se ponoči založi poceni energije in porabi podnevi.
Faza 6 - izračun sezonskih stroškov ogrevanja
Zdaj, ko ste obvladali metodologijo za izračun prihodnjih toplotnih izgub, lahko enostavno ocenite stroške ogrevanja v celotnem ogrevalnem obdobju.
Glede na SNiP 23-01-99 „Gradbena klimatologija“ v stolpcih 13 in 14 za Moskvo najdemo trajanje obdobja s povprečno temperaturo pod 10 ° C.
Za Moskvo takšno obdobje traja 231 dni in ima povprečno temperaturo -2,2 ° C. Za izračun Qskupaj za ΔT = 22,2 ° С celotnega izračuna ni potrebno izvesti na novo.
Dovolj je, da natisnete Qskupaj 1 ° C:
Vskupaj = 7623/50 = 152,46 W / h
V skladu s tem je za ΔT = 22,2 ° C:
Vskupaj = 152,46 × 22,2 = 3385W / h
Da bi našli porabljeno električno energijo, pomnožimo z ogrevalnim obdobjem:
Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440W = 18766kW
Zgornji izračun je zanimiv tudi zato, ker vam omogoča analizo celotne strukture hiše z vidika učinkovitosti uporabe izolacije.
Upoštevali smo poenostavljeno različico izračunov. Priporočamo, da se seznanite tudi s celotno toplotno tehnično zasnovo stavbe.
Kako se izogniti izgubi toplote skozi temelj:
Kako izračunati izgubo toplote na spletu:
Uporaba električnih kotlov kot glavne ogrevalne opreme je zelo omejena z zmogljivostmi električnih omrežij in stroški električne energije.
Kot dodatek, na primer kotlu na trda goriva, so lahko zelo učinkoviti in uporabni. Lahko bistveno skrajšajo čas ogrevanja ogrevalnega sistema ali pa se uporabljajo kot glavni kotel pri ne zelo nizkih temperaturah.
Ali za ogrevanje uporabljate električni kotel? Povejte nam, po kateri metodi ste izračunali potrebno moč za svoj dom. Ali morda želite samo kupiti električni kotel in imate vprašanja? Vprašajte jih v komentarjih k članku - poskušali vam bomo pomagati.