Hvor mye strøm bruker en elektrisk kjele: hvordan beregnes før du kjøper

Bruken av elektrisitet som energikilde for oppvarming av et landsted er attraktivt av mange grunner: enkel tilgjengelighet, utbredelse og miljøvennlighet.Samtidig er hovedhindringen for bruk av elektriske kjeler fortsatt ganske høye tariffer.

Har du også tenkt på muligheten for å installere en elektrisk kjele? La oss sammen finne ut hvor mye strøm en elektrisk kjele bruker. For hvilke vi vil bruke beregningsreglene og formlene diskutert i artikkelen vår.

Beregninger vil hjelpe deg å forstå i detalj hvor mange kW strøm du må betale månedlig hvis du bruker en elektrisk kjele til å varme opp et hus eller leilighet. De innhentede tallene vil tillate deg å ta en endelig beslutning om kjøp/ikke-kjøp av kjelen.

Metoder for å beregne kraften til en elektrisk kjele

Det er to hovedmetoder for å beregne den nødvendige effekten til en elektrisk kjele. Den første er basert på det oppvarmede området, den andre på beregningen av varmetapet gjennom bygningens klimaskjerm.

Beregningen i henhold til det første alternativet er veldig grov, basert på en enkelt indikator - spesifikk kraft. Spesifikk kraft er gitt i oppslagsverk og avhenger av regionen.

Beregningen for det andre alternativet er mer komplisert, men tar hensyn til mange individuelle indikatorer for en bestemt bygning. En fullstendig termisk ingeniørberegning av en bygning er en ganske kompleks og møysommelig oppgave. Deretter vil en forenklet beregning vurderes, som likevel har den nødvendige nøyaktigheten.

Uavhengig av beregningsmetoden, påvirker mengden og kvaliteten på de innsamlede innledende dataene direkte den riktige vurderingen av den nødvendige kraften til den elektriske kjelen.

Med redusert effekt vil utstyret hele tiden fungere med maksimal belastning, og ikke gi den nødvendige bokomforten. Med overvurdert kraft er det et urimelig stort forbruk av strøm og høy kostnad på oppvarmingsutstyr.

I motsetning til andre typer drivstoff er elektrisitet et miljøvennlig, ganske rent og enkelt alternativ, men er knyttet til tilstedeværelsen av et uavbrutt strømnett i regionen

Prosedyren for å beregne kraften til en elektrisk kjele

Deretter vil vi vurdere i detalj hvordan man beregner den nødvendige kjelekraften slik at utstyret fullt ut oppfyller sin oppgave med å varme opp huset.

Trinn #1 - innsamling av innledende data for beregning

For å utføre beregninger trenger du følgende informasjon om bygningen:

• S – område av det oppvarmede rommet.
• W_slå – spesifikk kraft.

Den spesifikke effektindikatoren viser hvor mye termisk energi som trengs per 1 m² klokken 1

Avhengig av lokale naturforhold, kan følgende verdier tas:

• for den sentrale delen av Russland: 120 – 150 W/m²;
• for sørlige strøk: 70-90 W/m²;
• for nordlige strøk: 150-200 W/m².

W_slå - en teoretisk verdi, som hovedsakelig brukes til svært grove beregninger, fordi den ikke reflekterer bygningens reelle varmetapet. Tar ikke hensyn til glassflaten, antall dører, materialet på ytterveggene eller takhøyden.

Nøyaktige termiske beregninger gjøres ved hjelp av spesialiserte programmer, som tar hensyn til mange faktorer. For våre formål er en slik beregning ikke nødvendig, det er fullt mulig å klare seg med å beregne varmetapet til eksterne omsluttende konstruksjoner.

Mengder som må brukes i beregningene:

R – varmeoverføringsmotstand eller termisk motstandskoeffisient. Dette er forholdet mellom temperaturforskjellen ved kantene av den omsluttende strukturen og varmestrømmen som passerer gjennom denne strukturen. Har dimensjon m²×⁰С/W.

Det er faktisk enkelt – R uttrykker evnen til et materiale til å holde på varmen.

Q – en verdi som indikerer mengden varmestrøm som går gjennom 1 m² overflater med en temperaturforskjell på 1⁰C i 1 time. Det vil si at den viser hvor mye termisk energi 1 m taper² bygningskonvolutt per time med en temperaturforskjell på 1 grad. Har en dimensjon W/m²×h.

For beregningene gitt her er det ingen forskjell mellom kelvin og grader Celsius, siden det ikke er den absolutte temperaturen som betyr noe, kun forskjellen.

Q_{som regel} – mengden varmestrøm som passerer gjennom området S av den omsluttende strukturen per time. Har dimensjonen W/h.

P – varmekjelekraft.Den beregnes som den nødvendige maksimale effekten til varmeutstyret ved maksimal forskjell i temperatur på den ytre og indre luften. Med andre ord tilstrekkelig kjelekraft til å varme opp bygget i den kaldeste årstiden. Har dimensjonen W/h.

Effektivitet – effektivitetsfaktor for en varmekjele, en dimensjonsløs mengde som viser forholdet mellom energi mottatt og energiforbruk. I utstyrsdokumentasjon er det vanligvis gitt som en prosentandel på 100, for eksempel 99 %. I beregninger brukes en verdi fra 1, dvs. 0,99.

∆T – viser temperaturforskjellen på to sider av den omsluttende strukturen. For å gjøre det tydeligere hvordan forskjellen beregnes riktig, se på eksempelet. Hvis ute: -30 °C, og inne +22 ° C, deretter ∆T = 22 - (-30) = 52 °C

Eller det samme, men i Kelvin: ∆T = 293 – 243 = 52K

Det vil si at forskjellen alltid vil være den samme for grader og kelvin, så referansedata i kelvin kan brukes til beregninger uten korreksjoner.

d – tykkelsen på den omsluttende strukturen i meter.

k – termisk konduktivitetskoeffisient for bygningskonvoluttmaterialet, som er hentet fra oppslagsverk eller SNiP II-3-79 "Building Heat Engineering" (SNiP - byggeforskrifter og forskrifter). Har dimensjonen W/m×K eller W/m×⁰С.

Følgende liste over formler viser forholdet mellom mengder:

• R=d/k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T/R
• Q_{som regel} = Q × S
• P = Q_{som regel} / effektivitet

For flerlagsstrukturer beregnes varmeoverføringsmotstanden R for hver struktur separat og summeres deretter.

Noen ganger kan beregningen av flerlagsstrukturer være for tungvint, for eksempel når man beregner varmetapet til et dobbeltvindu.

Hva må tas i betraktning når du beregner varmeoverføringsmotstanden for vinduer:

• glass tykkelse;
• antall glass og luftspalter mellom dem;
• type gass mellom glassene: inert eller luft;
• tilstedeværelse av termisk isolasjonsbelegg av vindusglass.

Imidlertid kan du finne ferdige verdier for hele strukturen enten fra produsenten eller i referanseboken; på slutten av denne artikkelen er det en tabell for doble vinduer med vanlig design.

Trinn #2 - beregning av varmetap fra kjelleretasjen

Separat er det nødvendig å dvele ved beregningen av varmetap gjennom gulvet i bygningen, siden jorda har betydelig motstand mot varmeoverføring.

Ved beregning av varmetapet til kjellergulvet er det nødvendig å ta hensyn til inntrengningen i bakken. Hvis huset er på bakkenivå, antas dybden å være 0.

I henhold til den allment aksepterte metoden er gulvarealet delt inn i 4 soner.

• 1 sone - trekke seg tilbake 2 m fra ytterveggen til midten av gulvet langs omkretsen. Ved utdyping av bygningen trekkes den tilbake fra bakkenivå til gulvnivå langs en vertikal vegg. Hvis veggen graves ned 2 m ned i bakken, vil sone 1 ligge helt på veggen.
• 2 sone – trekker seg tilbake 2 m langs omkretsen til sentrum fra grensen til sone 1.
• 3 sone – trekker seg tilbake 2 m langs omkretsen til sentrum fra grensen til sone 2.
• 4 sone – den resterende etasjen.

Basert på etablert praksis har hver sone sin egen 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.

De oppgitte R-verdiene gjelder for ubestrøket gulv. Når det gjelder isolasjon, øker hver R med R for isolasjonen.

I tillegg, for gulv lagt på bjelkelag, multipliseres R med en faktor på 1,18.

Sone 1 er 2 meter bred. Hvis huset er begravet, må du ta høyden på veggene i bakken, trekke fra 2 meter og overføre resten til gulvet

Trinn #3 - beregning av takvarmetap

Nå kan du begynne å gjøre beregninger.

En formel som kan tjene til å grovt anslå kraften til en elektrisk kjele:

W=W_slå × S

Oppgave: beregne nødvendig kjelekraft i Moskva, oppvarmet område 150 m².

Når vi gjør beregninger, tar vi hensyn til at Moskva tilhører den sentrale regionen, dvs. W_slå kan tas lik 130 W/m².

W_slå = 130 × 150 = 19500W/t eller 19,5kW/t

Dette tallet er så unøyaktig at det ikke krever å ta hensyn til effektiviteten til varmeutstyr.

La oss nå bestemme varmetapet etter 15m² takflate isolert med mineralull. Tykkelsen på det termiske isolasjonslaget er 150 mm, utelufttemperaturen er -30 ° C, inne i bygningen +22 ° C på 3 timer.

Løsning: ved hjelp av tabellen finner vi varmeledningskoeffisienten til mineralull, k=0,036 W/m×°C. Tykkelse d skal tas i meter.

Beregningsprosedyren er som følger:

• 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_{som regel} = 12,48 × 15 = 187 W/t.

Vi beregnet at varmetapet gjennom taket i vårt eksempel vil være 187 * 3 = 561 W.

For våre formål er det fullt mulig å forenkle beregningene ved å beregne varmetapet til kun eksterne strukturer: vegger og tak, uten å ta hensyn til innvendige skillevegger og dører.

I tillegg kan du klare deg uten å beregne varmetap for ventilasjon og avløp. Vi vil ikke ta hensyn til infiltrasjon og vindbelastning. Avhengighet av bygningens plassering på kardinalpunktene og mengden solstråling som mottas.

Ut fra generelle betraktninger kan det trekkes én konklusjon. Jo større volum bygningen er, jo mindre varmetap per 1 m². Dette er lett å forklare, siden arealet av veggene øker kvadratisk, og volumet øker i en terning. Ballen har minst varmetap.

I omsluttende konstruksjoner tas kun hensyn til lukkede luftlag. Hvis huset ditt har en ventilert fasade, anses et slikt luftlag som ikke lukket og tas ikke i betraktning. Alle lag som kommer før friluftslaget tas ikke: fasadefliser eller kassetter.

Det tas hensyn til lukkede luftlag, for eksempel i doble vinduer.

Alle husets vegger er utvendige. Loftet er ikke oppvarmet, den termiske motstanden til takmaterialer tas ikke i betraktning

Trinn #4 - beregning av det totale varmetapet til hytta

Etter den teoretiske delen kan du begynne på den praktiske delen.

La oss for eksempel beregne et hus:

• dimensjoner på yttervegger: 9x10 m;
• høyde: 3 m;
• vindu med doble glass 1,5×1,5 m: 4 stk;
• eikedør 2.1×0,9 m, tykkelse 50 mm;
• 28 mm furugulv, på toppen av 30 mm tykt ekstrudert skum, lagt på bjelkelag;
• gipsplatetak 9 mm, på toppen av mineralull 150 mm tykk;
• veggmateriale: mur av 2 silikatmurstein, isolasjon med 50 mm mineralull;
• den kaldeste perioden er 30 °C, estimert temperatur inne i bygningen er 20 °C.

Vi vil gjøre forberedende beregninger av nødvendige arealer. Ved beregning av soner på gulvet antar vi null veggdybde. Gulvplaten legges på bjelkelag.

• vinduer – 9 m²;
• dør – 1,9 m²;
• vegger, minus vinduer og dører - 103,1 m²;
• tak - 90 m²;
• grunnflater: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Deretter, ved å bruke oppslagsverk eller tabeller gitt på slutten av dette kapittelet, velger vi de nødvendige verdiene for varmeledningskoeffisienten for hvert materiale. Vi anbefaler at du leser mer om varmeledningskoeffisient og dens verdier for de mest populære byggematerialene.

For furuplater må varmeledningskoeffisienten tas langs fibrene.

Hele regnestykket er ganske enkelt:

Trinn 1: Beregning av varmetap gjennom bærende veggkonstruksjoner omfatter tre trinn.

Vi beregner varmetapskoeffisienten til murvegger: R_Kyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Det samme for veggisolasjon: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

Varmetap 1 m² yttervegger: Q = ΔT/(R_Kyrus + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×°C/W.

Som et resultat vil det totale varmetapet fra veggene være: Q_st = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

Steg 2: Beregning av termisk energitap gjennom vinduer: Q_vinduer = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/t.

Trinn #3: Beregning av termisk energilekkasje gjennom en eikedør: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/t.

Trinn #4: Varmetap gjennom øverste etasje - tak: Q_svette = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/t.

Trinn #5: Beregner R_ut for gulvet også i flere trinn.

Først finner vi varmetapskoeffisienten til isolasjonen: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Så legger vi til R_ut til hver sone:

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

Trinn #6: Siden gulvet er lagt på stokker, multipliserer vi med en faktor på 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.

Trinn #7: La oss beregne Q for hver sone:

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/t.

Trinn #8: Nå kan du beregne Q for hele etasjen: Q_gulv = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/t.

Trinn #9: Som et resultat av våre beregninger kan vi indikere mengden totalt varmetap:

Q_{som regel} = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629Wh.

Beregningen inkluderte ikke varmetap knyttet til avløp og ventilasjon. For ikke å komplisere ting utover mål, la oss ganske enkelt legge til 5 % til de oppførte lekkasjene.

Det kreves selvfølgelig en reserve, minst 10 %.

Dermed vil det endelige tallet for varmetap til huset gitt som et eksempel være:

Q_{som regel} = 6629 × 1,15 = 7623 W/t.

Q_{som regel} viser maksimalt varmetap for et hus når temperaturforskjellen mellom ute- og inneluft er 50 °C.

Hvis vi beregner i henhold til den første forenklede versjonen med Wsp, så:

W_slå = 130 × 90 = 11700 W/t.

Det er klart at det andre beregningsalternativet, selv om det er mye mer komplisert, gir et mer realistisk tall for bygninger med isolasjon. Det første alternativet lar deg oppnå en generalisert verdi av varmetap for bygninger med lav grad av varmeisolasjon eller uten i det hele tatt.

I det første tilfellet må kjelen fullstendig fornye tapet av termisk energi som oppstår gjennom åpninger, tak og vegger uten isolasjon hver time.

I det andre tilfellet er det nødvendig å varme til en behagelig temperatur er nådd bare én gang. Da trenger kjelen bare å gjenopprette varmetapet, hvis verdi er betydelig lavere enn det første alternativet.

Tabell 1. Varmeledningsevne av ulike byggematerialer.

Tabellen viser varmeledningskoeffisienter for vanlige byggematerialer

Tabell 2. Sementfugetykkelse for ulike typer mur.

Ved beregning av tykkelsen på murverket tas det hensyn til en fugetykkelse på 10 mm. På grunn av sementfuger er den termiske ledningsevnen til murverket litt høyere enn for en separat murstein

Tabell 3. Varmeledningsevne for ulike typer mineralullplater.

Tabellen viser verdiene for varmeledningskoeffisienten for ulike mineralullplater. En stiv plate brukes til å isolere fasader

Tabell 4.Varmetap fra vinduer i ulike utførelser.

Betegnelser i tabellen: Ar – fylling av doble vinduer med inertgass, K – ytterglass har varmebeskyttende belegg, glasstykkelse 4 mm, de resterende tallene indikerer gapet mellom glassene

7,6 kW/t er beregnet nødvendig maksimal effekt som brukes på oppvarming av et godt isolert bygg. Imidlertid trenger elektriske kjeler også litt ladning for å drive seg selv for å fungere.

Som du la merke til, vil et dårlig isolert hus eller leilighet kreve store mengder strøm til oppvarming. Dessuten gjelder dette for alle typer kjeler. Riktig isolering av gulv, tak og vegger kan redusere kostnadene betydelig.

Vi har artikler på nettsiden vår om isolasjonsmetoder og regler for valg av varmeisolasjonsmaterialer. Vi inviterer deg til å gjøre deg kjent med dem:

• Isolering av et privat hus fra utsiden: populære teknologier + gjennomgang av materialer
• Gulvisolering ved hjelp av bjelkelag: materialer for termisk isolasjon + isolasjonsskjemaer
• Isolering av et loftstak: detaljerte instruksjoner om installasjon av termisk isolasjon på loftet i en lav bygning
• Typer isolasjon for veggene i et hus fra innsiden: materialer for isolasjon og deres egenskaper
• Isolering for taket i et privat hus: typer materialer som brukes + hvordan velge den riktige
• Gjør-det-selv-isolering av en balkong: populære alternativer og teknologier for å isolere en balkong fra innsiden

Trinn #5 - beregning av energikostnader

Hvis vi forenkler den tekniske essensen av en varmekjele, kan vi kalle det en konvensjonell omformer av elektrisk energi til sin termiske analog. Mens du utfører konverteringsarbeidet, bruker den også en viss mengde energi. De. kjelen mottar en full enhet elektrisitet, og bare 0,98 av den leveres til oppvarming.

For å få et nøyaktig tall for strømforbruket til den elektriske oppvarmingskjelen som studeres, må kraften (nominell i det første tilfellet og beregnet i det andre) divideres med effektivitetsverdien oppgitt av produsenten.

I gjennomsnitt er effektiviteten til slikt utstyr 98%. Som et resultat vil mengden energiforbruk for eksempel være for designalternativet:

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

Det gjenstår bare å multiplisere verdien med den lokale tariffen. Beregn deretter den totale kostnaden for elektrisk oppvarming og begynn å se etter måter å redusere dem på.

Kjøp for eksempel en to-tariffmåler, som lar deg delvis betale til lavere "nattpriser". Hvorfor må du bytte ut den gamle elmåleren med en ny modell? Prosedyren og reglene for å utføre utskifting i detalj anmeldt her.

En annen måte å redusere kostnadene etter å ha byttet måleren er å inkludere en termisk akkumulator i varmekretsen for å lagre billig energi om natten og bruke den på dagtid.

Trinn #6 - beregning av sesongmessige oppvarmingskostnader

Nå som du har mestret metoden for å beregne fremtidige varmetap, kan du enkelt anslå oppvarmingskostnader gjennom hele oppvarmingsperioden.

I følge SNiP 23-01-99 "Bygningsklimatologi" i kolonne 13 og 14 finner vi for Moskva varigheten av perioden med en gjennomsnittstemperatur under 10 °C.

For Moskva varer denne perioden 231 dager og har en gjennomsnittstemperatur på -2,2 °C. For å beregne Q_{som regel} for ΔT=22,2 °C er det ikke nødvendig å utføre hele beregningen på nytt.

Det er nok å sende ut Q_{som regel} med 1 °C:

Q_{som regel} = 7623 / 50 = 152,46 W/h

Følgelig, for ΔT= 22,2 °C:

Q_{som regel} = 152,46 × 22,2 = 3385Wh

For å finne forbrukt elektrisitet, multipliser med oppvarmingsperioden:

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

Ovennevnte beregning er også interessant fordi den lar oss analysere hele strukturen til huset fra synspunktet om effektiviteten av isolasjon.

Vi vurderte en forenklet versjon av beregningene. Vi anbefaler også at du leser hele termisk ingeniørberegning av bygget.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Slik unngår du varmetap gjennom fundamentet:

Slik beregner du varmetap på nettet:

Bruken av elektriske kjeler som hovedoppvarmingsutstyr er svært begrenset av mulighetene til elektriske nettverk og kostnadene for elektrisitet.

Men som et tillegg, for eksempel til fast brensel kjele, kan være svært effektive og nyttige. De kan redusere tiden det tar å varme opp varmesystemet betraktelig eller brukes som hovedkjele ved ikke veldig lave temperaturer.

Bruker du elektrisk kjele til oppvarming? Fortell oss hvilken metode du brukte for å beregne nødvendig strøm til hjemmet ditt. Eller kanskje du bare ønsker å kjøpe en el-kjel og har spørsmål? Spør dem i kommentarene til artikkelen - vi vil prøve å hjelpe deg.