Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Utilizarea energiei electrice ca sursă de energie pentru încălzirea unei case de țară este atractivă din mai multe motive: accesibilitate ușoară, prevalență, prietenie cu mediul. În același timp, cel mai important obstacol în calea utilizării cazanelor electrice rămâne tarifele destul de ridicate.

Vă gândiți, de asemenea, la oportunitatea instalării unui cazan electric? Să vedem împreună ce cazan electric consumă electricitate. Pentru ce vom folosi regulile pentru efectuarea calculelor și formulelor luate în considerare în articolul nostru.

Calculele vor ajuta să înțelegeți în detaliu cât de mult kWh de energie electrică va trebui plătită lunar în cazul utilizării cazanelor electrice pentru încălzirea unei case sau a unui apartament. Cifrele obținute vor lua decizia finală privind cumpărarea / necumpărarea cazanului.

Metode de calculare a centralei electrice

Există două metode principale pentru calcularea puterii necesare a unui cazan electric. Primul se bazează pe zona încălzită, al doilea pe calculul pierderilor de căldură prin plicul clădirii.

Calculul primei opțiuni este foarte dur, pe baza unui singur indicator - densitate de putere. Puterea specifică este dată în cărțile de referință și depinde de regiune.

Instalarea echipamentelor electrice pentru sistemul de încălzire se distinge prin prețul cel mai scăzut și schema simplă Cazanul electric nu trebuie să fie încălzit, să furnizeze combustibil și să asigure un coș de fum. Pentru organizarea de încălzire cu ea nu are nevoie de o cameră boiler Greu minus utilizarea electricității - tarifele inumane pentru electricitate și dependența de rețelele centralizate Lucrul necesită o bună putere electrică și o sursă de alimentare neîntreruptă. Prin urmare, înainte de a cumpăra trebuie să calculați totul, inclusiv cheltuielile.

Calculul celei de-a doua opțiuni este mai complicat, însă ia în considerare numeroșii indicatori individuali ai unei anumite clădiri. Calculul termic complet al clădirii este o sarcină destul de complicată și dureroasă. Mai mult, se va lua în calcul un calcul simplificat, cu totuși cu precizia necesară.

Indiferent de metoda de calcul, cantitatea și calitatea datelor sursă colectate afectează în mod direct estimarea corectă a puterii necesare a cazanului electric.

Cu o putere redusă, echipamentul va lucra în mod constant cu sarcina maximă, fără a oferi confortul necesar de a trăi. Cu o putere excesivă - un consum rezonabil de mare de energie electrică este costul ridicat al echipamentelor de încălzire.

Spre deosebire de alte tipuri de combustibil, energia electrică este o opțiune ecologică, destul de curată și simplă, dar legată de prezența unei rețele de alimentare neîntreruptă în regiune

Procedura de calculare a puterii unui cazan electric

Mai mult, luăm în considerare în detaliu modul de calculare a capacității necesare a cazanului, astfel încât echipamentul să-și îndeplinească pe deplin sarcina de a încălzi casa.

Etapa 1 - colectarea datelor inițiale pentru calcul

Pentru calcule vor fi necesare următoarele informații despre clădire:

  • S este zona camerei încălzite.
  • W beat - densitate de putere.

Indicatorul de putere specific indică cantitatea de energie termică necesară pentru 1 m 2 în 1 oră.

În funcție de condițiile locale de mediu, pot fi acceptate următoarele valori:

  • pentru partea centrală a Rusiei: 120 - 150 W / m 2 ;
  • pentru regiunile sudice: 70-90 W / m 2 ;
  • pentru regiunile nordice: 150-200 W / m 2 .

Valoarea W este o valoare teoretică, folosită în principal pentru calcule foarte grele, deoarece nu reflectă pierderile reale de căldură ale clădirii. Nu ia în considerare zona geamurilor, numărul de uși, materialul pereților exteriori, înălțimea plafoanelor.

Calculul termic precis se face folosind programe specializate, luând în considerare mai mulți factori. Pentru scopurile noastre, un astfel de calcul nu este necesar, este destul de posibil să se renunțe la calculul pierderilor de căldură ale structurilor externe de închidere.

Valorile care trebuie utilizate în calcule:

R este rezistența la transferul de căldură sau coeficientul de rezistență termică. Acesta este raportul dintre diferența de temperatură de-a lungul marginilor anvelopei clădirii și fluxul de căldură care trece prin această structură. Are o dimensiune de m 2 × C / W.

De fapt, totul este simplu - R exprimă capacitatea materialului de a reține căldura.

Q este o valoare care indică cantitatea de flux de căldură care trece prin 1 m2 suprafață la o diferență de temperatură de 1 ° C timp de 1 oră. Aceasta înseamnă că arată cât de multă energie termică este pierdută cu 1 m 2 din anvelopa clădirii pe oră, cu o scădere a temperaturii de 1 grade. Are dimensiunea W / m 2 × h.

Pentru calculele prezentate aici, nu există nici o diferență între Kelvin și grade Celsius, deoarece nu este temperatura absolută care este importantă, ci doar diferența.

Q total - cantitatea de flux de căldură care trece prin zona S a anvelopei clădirii pe oră. Are dimensiunea W / h.

P este puterea cazanului de încălzire. Calculată ca puterea maximă necesară a echipamentului de încălzire la diferența de temperatură maximă dintre aerul exterior și aerul interior. Cu alte cuvinte, cazanul are suficientă putere pentru a încălzi clădirea în timpul celui mai rece sezon. Are dimensiunea W / h.

Eficiență - eficiența cazanului de încălzire, o cantitate fără dimensiuni care indică raportul dintre energia primită și energia consumată. Documentația pentru echipament este de obicei dată ca un procent de 100, de exemplu, 99%. În calcule, se folosește valoarea de la 1. 0.99.

ΔT - arată diferența de temperatură de la cele două fețe ale anvelopei clădirii. Pentru a face mai clar modul în care diferența este calculată corect, a se vedea un exemplu. Dacă se află în afara: -30 ° С și în interiorul + 22 ° С, atunci ΔT = 22 - (-30) = 52 ° С

Sau, de asemenea, dar în kelvine: ΔT = 293 - 243 = 52К

Aceasta este, diferența va fi întotdeauna aceeași pentru grade și kelvins, deci datele de referință în kelvins pot fi utilizate fără corecții pentru calcule.

d - grosimea plicului clădirii în metri.

k - coeficientul de conductivitate termică a materialului de pardoseală al clădirii, care este luat din cărțile de referință sau SNiP II-3-79 "Ingineria termică a clădirilor" (SNiP - coduri de construcție și reglementări). Are dimensiunea W / m × K sau W / m × С.

Următoarea listă de formule arată relația valorilor:

  • R = d / k
  • R = ΔT / Q
  • Q = ΔT / R
  • Q total = Q × S
  • P = Q total / eficiență

Pentru structurile cu mai multe straturi, rezistența de transfer de căldură R este calculată separat pentru fiecare structură și apoi este însumată.

Uneori, calculul structurilor cu mai multe straturi poate fi prea greoi, de exemplu, atunci când se calculează pierderea de căldură a unei unități de sticlă de fereastră.

Ce trebuie luat în considerare la calcularea rezistenței la transferul de căldură pentru ferestre:

  • grosimea sticlei;
  • numărul de ochelari și diferențele de aer dintre acestea;
  • tipul de gaz între ochelari: inert sau aer;
  • prezența geamului termoizolant.

Cu toate acestea, puteți găsi valori gata pentru întreaga structură, fie la producător, fie în cartea de referință, la sfârșitul acestui articol există un tabel pentru ferestrele cu geam dublu cu o structură comună.

Etapa 2 - calcularea pierderilor de căldură ale podelei subsolului

În mod separat, este necesar să se oprească calculul pierderilor de căldură prin podeaua clădirii, deoarece solul are o rezistență semnificativă la transferul de căldură.

Atunci când se calculează pierderea de căldură a subsolului, este necesar să se ia în considerare penetrarea în sol. Dacă casa este la nivelul solului, atunci se presupune că adâncimea este 0.

Conform metodei general acceptate, suprafața podelei este împărțită în 4 zone.

  • Zona 1 - 2 m se retrage de la peretele exterior spre centrul podelei de-a lungul perimetrului. În cazul adâncirii clădirii, se retrage de la nivelul solului până la nivelul podelei de-a lungul unui perete vertical. Dacă peretele este îngropat în pământ timp de 2 m, atunci zona 1 va fi complet pe perete.
  • Zona 2 - retragând 2 m de-a lungul perimetrului până la centru de la marginea zonei 1.
  • Zona 3 - retragând 2 m de-a lungul perimetrului până la centru de la marginea zonei 2.
  • Zona 4 - etajul rămas.

Pentru fiecare zonă din practica stabilită, propriile R sunt stabilite:

  • R1 = 2, 1 m 2 × ° C / W;
  • R2 = 4, 3 m 2 x ° C / W;
  • R3 = 8, 6 m2 x ° C / W;
  • R4 = 14, 2 m 2 × ° C / W.

Valorile R indicate sunt valabile pentru pardoselile neacoperite. În cazul izolației, fiecare R este mărit de izolația R.

În plus, pentru podele așezate pe busteni, R se înmulțește cu un factor de 1, 18.

Zona 1 are o lățime de 2 metri. În cazul în care casa este îngropat, atunci trebuie să luați înălțimea pereților în pământ, să ia de la 2 metri, și transferul restul la podea

Etapa # 3 - calculul pierderilor de căldură din tavan

Acum puteți începe calculele.

Formula, care poate fi utilizată pentru o estimare brută a puterii unui cazan electric:

W = W bate × S

Sarcină: calculați puterea necesară a cazanului în Moscova, suprafața încălzită 150m².

La efectuarea calculelor, luăm în considerare faptul că Moscova aparține regiunii centrale, adică Valorile W pot fi luate egale cu 130 W / m 2 .

Vitezele W = 130 × 150 = 19500 W / h sau 19, 5 kW / h

Această cifră este atât de inexactă încât nu necesită luarea în considerare a eficienței echipamentelor de încălzire.

Acum determinăm pierderea de căldură prin 15m 2 din suprafața tavanului, izolată cu vată minerală. Grosimea stratului de izolație este de 150 mm, temperatura exterioară este -30 ° C, în interiorul clădirii este de + 22 ° C timp de 3 ore.

Soluție: conform tabelului se găsește coeficientul de conductivitate termică a vatei minerale, k = 0, 036 W / m × ° С. Grosimea d trebuie luată în metri.

Procedura de calcul este după cum urmează:

  • R = 0, 15 / 0, 036 = 4, 167 m 2 x ° C / W
  • ΔT = 22 - (-30) = 52 ° C
  • Q = 52 / 4, 167 = 12, 48 W / m 2 x h
  • Q total = 12, 48 × 15 = 187 W / h.

S-a calculat că pierderea de căldură prin tavan în exemplul nostru va fi de 187 * 3 = 561W.

Pentru scopurile noastre, este foarte posibil să simplificăm calculele, calculând pierderea de căldură numai a structurilor externe: pereți și plafoane, fără a acorda atenție partițiilor interioare și ușilor.

În plus, se poate face fără calcularea pierderilor de căldură la ventilație și la canalizare. Nu vom lua în calcul infiltrarea și încărcătura vântului. Dependența locației clădirii de punctele cardinale și a cantității de radiații solare primite.

Din considerente generale, se poate face o concluzie. Cu cât este mai mare volumul clădirii, cu atât pierderea redusă de căldură este de 1 m 2 . Acest lucru este ușor de explicat, deoarece zona zidurilor crește în mod cvadrat și volumul din cub. Mingea are cea mai mică pierdere de căldură.

În structurile de închidere sunt luate în considerare numai straturile de aer închis. Dacă casa dvs. are o fațadă ventilată, atunci acest strat de aer nu este închis, nu este luat în considerare. Nu s-au luat toate straturile care urmează în fața unui strat de aer liber: plăci de fațadă sau casete.

Straturile de aer închise, de exemplu, în unități de sticlă sunt luate în considerare.

Toți pereții casei sunt exteriori. Mansarda nu este încălzită, rezistența termică a materialelor de acoperiș nu este luată în considerare

Etapa # 4 - calculul pierderilor totale de căldură ale cabanei

După partea teoretică, puteți trece la programul practic.

De exemplu, calculam casa:

  • dimensiuni externe ale peretelui: 9x10 m;
  • înălțimea: 3 m;
  • geam cu geam dublu 1.5 × 1.5 m: 4 buc;
  • usa de stejar 2.1 × 0.9 m, grosime 50 mm;
  • podele de pin de 28 mm, deasupra polistirenului extrudat cu grosimea de 30 mm, așezate pe bușteni;
  • plafonul GKL 9 mm, deasupra vatei minerale groase de 150 mm;
  • materiale de perete: zidărie 2 cărămizi silicate, izolație din vată minerală 50 mm;
  • perioada cea mai rece este de 30 ° C, temperatura de proiectare în interiorul clădirii este de 20 ° С.

Vom face calcule preliminare ale spațiului necesar. La calcularea zonelor de pe podea, luăm adâncimea zero a pereților. Plăci de podea așezate pe busteni.

  • ferestre - 9 m 2 ;
  • usa - 1, 9 m 2 ;
  • pereți, minus ferestre și uși - 103, 1 m 2 ;
  • tavan - 90 m 2 ;
  • suprafața zonelor de podea: S1 = 60 m 2, S2 = 18 m 2, S3 = 10 m 2, S4 = 2 m 2 ;
  • ΔT = 50 ° C.

În continuare, folosind cărțile sau tabelele de referință date la sfârșitul acestui capitol, selectăm valorile necesare ale coeficientului de conductivitate termică pentru fiecare material. Vă recomandăm să cunoașteți în detaliu coeficientul de conductivitate termică și valorile sale pentru cele mai populare materiale de construcție.

Pentru placile de pin, coeficientul de conductivitate termica trebuie sa fie luat de-a lungul fibrelor.

Întregul calcul este simplu:

Pasul 1: Calculul pierderilor de căldură prin structurile de perete poartă trei etape.

Calculăm coeficientul pierderilor de căldură ale pereților din zidărie: Rcir = d / k = 0.51 / 0.7 = 0.73 m 2 × ° C / W.

Același lucru pentru izolarea pereților: R ut = d / k = 0, 05 / 0, 043 = 1, 16 m 2 × ° C / W.

Pierdere de căldură de 1 m 2 de pereți exteriori: Q = ΔT / (R Cyr + R ut ) = 50 / (0, 73 + 1, 16) = 26, 46 m 2 × ° C / W.

Ca rezultat, pierderea totală de căldură a pereților va fi: Q = Q × S = 26, 46 × 103, 1 = 2728 W / h.

Pasul 2: Calculați pierderea de căldură prin ferestre: fereastra Q = 9 × 50 / 0.32 = 1406W / h.

Numărul pasului 3: Calcularea scurgerilor de căldură prin ușa de stejar: Q dw = 1, 9 × 50 / 0, 23 = 413W / h.

Pasul 4: Pierdere de căldură prin tavanul superior - plafonul: Pot potabilă = 90 × 50 / (0, 06 + 4, 17) = 1064W / h.

Pasul 5: Calculați Rut pentru podea în doar câțiva pași.

Mai întâi, găsim coeficientul de pierdere de căldură al izolației: R ut = 0.16 + 0.83 = 0.99 m 2 × ° C / W.

Apoi adaugati R ut in fiecare zona:

  • R1 = 3, 09 m 2 × ° C / W; R2 = 5, 29 m 2 × ° C / W;
  • R3 = 9, 59 m 2 × ° C / W; R4 = 15, 19 m 2 × ° C / W.

Numărul pasului 6: Deoarece podeaua este așezată pe bușteni înmulțită cu un factor de 1, 18:

R1 = 3, 64 m 2 x ° C / W; R2 = 6, 24 m 2 × ° C / W;

R3 = 11, 32 m 2 × ° C / W; R4 = 17, 92 m 2 × ° C / W.

Pasul 7: Calculați Q pentru fiecare zonă:

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.

Pasul 8: Acum puteți calcula Q pentru întreaga podea: Q floor = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W / h.

Pasul 9: Ca urmare a calculelor noastre, putem indica suma pierderilor totale de căldură:

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

Calculul nu include pierderile de căldură asociate cu canalizarea și ventilația. Pentru a nu complica dincolo de măsură, pur și simplu adăugăm 5% la scurgeri listate.

Desigur, este necesară o marjă de cel puțin 10%.

Astfel, cifra finală a pierderilor de căldură date ca exemplu la domiciliu va fi:

Q total = 6629 × 1, 15 = 7623 W / h.

Q arată în general pierderea maximă de căldură la domiciliu atunci când diferența de temperatură dintre aerul exterior și aerul interior este de 50 ° C.

Dacă vă bazați pe prima versiune simplificată prin Wud, atunci:

Vitezele W = 130 × 90 = 11700 W / h.

Este clar că a doua versiune a calculului, deși mult mai complicată, dar oferă o cifră mai realistă pentru clădirile cu izolație. Prima opțiune permite obținerea unei valori generalizate a pierderilor de căldură pentru clădirile cu un grad redus de izolare termică sau chiar fără aceasta.

În primul caz, cazanul va avea la fiecare oră o reînnoire totală a pierderilor de căldură care apar prin deschiderile, podelele, pereții fără izolație.

În cel de-al doilea caz, este necesar să se încălzească doar o singură dată înainte de atingerea unei temperaturi confortabile. Apoi cazanul va trebui doar să recupereze pierderile de căldură, valoarea căreia este semnificativ mai mică decât prima opțiune.

Tabelul 1. Conductivitatea termică a diferitelor materiale de construcție.

Tabelul prezintă coeficienții de conductivitate termică pentru materialele de construcție comune.

Tabelul 2. Grosimea îmbinării cimentului cu diferite tipuri de zidărie.

La calcularea grosimii zidăriei se ia în considerare o grosime de 10 mm. Datorită îmbinărilor de ciment, conductivitatea termică a zidăriei este oarecum mai mare decât o singură cărămidă

Tabelul 3. Conductivitatea termică a diferitelor tipuri de plăci din vată minerală.

Tabelul prezintă valorile conductivității termice pentru diferite plăci din vată minerală. Pentru izolarea fațadelor se utilizează plăci dure

Tabelul 4. Pierderea de căldură a ferestrelor de diferite modele.

Denumirile din tabel: Ar - umplerea sticlei cu gaz inert, K - sticla exterioară are un strat de protecție termică, grosimea sticlei este de 4 mm, cifrele rămase indică diferența dintre ochelari

7, 6 kW / h este puterea maximă calculată necesară utilizată pentru încălzirea unei clădiri bine izolate. Cu toate acestea, cazanele electrice necesită și o taxă pentru propria sursă de alimentare.

După cum ați observat că o casă sau un apartament slab izolat va necesita o cantitate mare de energie electrică pentru încălzire. Și acest lucru este valabil pentru orice tip de cazan. Izolarea corespunzătoare a podelei, a tavanului și a pereților poate reduce semnificativ costurile.

Avem articole despre metodele de izolație și regulile pentru alegerea materialelor de izolație pe site-ul nostru. Vă invităm să vă familiarizați cu ei:

  • Izolarea unei case particulare în afara: tehnologii populare + revizuirea materialelor
  • Izolarea pardoselii prin bușteni: materiale pentru izolații termice + scheme de izolație
  • Izolarea acoperișului de la mansardă: instrucțiuni detaliate privind izolația în podul unei clădiri joase
  • Tipuri de izolație pentru pereții casei din interior: materiale pentru izolație și caracteristicile acestora
  • Izolarea plafonului într-o casă privată: tipurile de materiale utilizate + cum să alegeți
  • Încălzirea balconului cu mâinile tale: opțiuni și tehnologii populare pentru încălzirea balconului din interior

Etapa nr. 5 - Calcularea costurilor de energie electrică

Dacă simplificați natura tehnică a cazanului de încălzire, atunci îl puteți numi un convertor convențional de energie electrică în contrapartea termică. În timp ce face munca de conversie, el consumă și ceva energie. Ie cazanul primește o unitate completă de energie electrică și numai 0, 98 din acesta este furnizat pentru încălzire.

Pentru a obține o cifră exactă a consumului de energie al cazanului electric de încălzire investigat, puterea lui (nominală în primul caz și calculată în a doua) trebuie să fie împărțită la valoarea de eficiență declarată de producător.

În medie, eficiența acestor echipamente este de 98%. Ca rezultat, cantitatea de consum de energie va fi, de exemplu, pentru varianta de proiectare:

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

Rămâne să se înmulțească valoarea la rata locală. Apoi calculați costul total al încălzirii electrice și căutați modalități de a le reduce.

De exemplu, cumpărați un contor dvuhtarifny care permite plata parțială la tarife mai mici "de noapte". Ce va trebui să înlocuiți vechiul contor electric cu un nou model. Procedura și regulile de înlocuire sunt discutate în detaliu aici.

O altă modalitate de a reduce costurile după înlocuirea contorului este includerea unui acumulator termic în circuitul de încălzire pentru a economisi energia pe timp de noapte și a-și petrece timpul în timpul zilei.

Etapa # 6 - Calculați costurile de încălzire sezoniere.

Теперь, когда вы освоили методику расчета будущих теплопотерь, легко сможете оценить затраты на отопление в течение всего отопительного периода.

По СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» в столбцах 13 и 14 находим для Москвы продолжительность периода со средней температурой ниже 10 °С.

Для Москвы такой период длится 231 день и имеет среднюю температуру -2, 2 °С. Чтобы вычислить Q общ для ΔT=22, 2 °С, необязательно производить весь расчет заново.

Достаточно вывести Q общ на 1 °С:

Q общ = 7623 / 50 = 152, 46 Вт/ч

Соответственно для ΔT= 22, 2 °С:

Q общ = 152, 46 × 22, 2 = 3385Вт/ч

Для нахождения потребленной электроэнергии умножим на отопительный период:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1, 05 = 18766440Вт = 18766кВт

Приведенный расчет интересен еще и тем, что позволяет провести анализ всей конструкции дома с точки зрения эффективности применения утепления.

Мы рассмотрели упрощенный вариант расчетов. Рекомендуем вам также ознакомиться с полным теплотехническим расчетом здания.

Concluzii și video util pe această temă

Как избежать теплопотерь через фундамент:

Как рассчитать теплопотери онлайн:

Применение электрокотлов в качестве основного отопительного оборудования очень сильно ограничено возможностями электросетей и стоимостью электроэнергии .

Однако в качестве дополнительного, например к твердотопливному котлу, могут быть весьма эффективны и полезны. Способны значительно сократить время на прогревание системы отопления или использоваться в качестве основного котла при не очень низких температурах.

Вы пользуетесь электрическим котлом для отопления? Расскажите, по какому методу вы рассчитывали необходимую мощность для вашего дома. А может вы только хотите купить электрокотел и у вас возникли вопросы? Задавайте их в комментариях к статье – постараемся вам помочь.

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie:

Incalzi