Kui palju elektrit tarbib elektriboiler: kuidas teha arvutusi enne ostu

Elektri kasutamine energiaallikana maamaja kütmiseks on mitmel põhjusel atraktiivne: kättesaadavus, levik, keskkonnasõbralikkus. Samas on elektrikatelde kasutamise peamiseks takistuseks üsna kõrged tariifid

Teie olete samuti mõelnud elektrikatla paigaldamise otstarbekuse üle? Mõtleme koos, kui palju elektrit elektrikatel tarbib. Selleks kasutame meie artiklis kirjeldatud arvutusreegleid ja valemeid

Arvutused aitavad üksikasjalikult aru saada, mitu kWh elektrit tuleb igakuiselt maksta, kui kasutada elektrikatelt maja või korteri kütmiseks. Saadud numbrid võimaldavad teha lõpliku otsuse katla ostmise/mitteostmise kohta

Elektrikatla võimsuse arvutamise meetodid

Saab eristada kahte peamist meetodit elektrikatla vajaliku võimsuse arvutamiseks. Esimene põhineb köetaval pinnal, teine soojuskadude arvutamisel läbi piirdekonstruktsioonide

Esimese variandi järgi tehtud arvutus on väga umbkaudne, põhineb üksikul näitajal – erivõimsus. Erivõimsus on toodud teatmeteostes ja sõltub piirkonnast

Arvutus teise variandi järgi on keerulisem, kuid võtab arvesse konkreetse hoone paljusid individuaalseid näitajaid. Hoone täielik soojustehniline arvutus – üsna keeruline ja töömahukas ülesanne. Edasi vaadeldakse lihtsustatud arvutust, mis omab siiski vajalikku täpsust

Sõltumata arvutusmeetodist mõjutavad kogutud lähteandmete hulk ja kvaliteet otseselt elektrikatla nõutava võimsuse õiget hindamist

Alamõõdulise võimsuse korral töötab seade pidevalt maksimaalse koormusega, tagamata vajalikku elamismugavust. Ülemõõdulise võimsuse korral on põhjendamatult suur elektritarbimine ja kütteseadmete kõrge hind.

Erinevalt teistest kütuseliikidest on elekter – keskkonnasõbralik, üsna puhas ja lihtne variant, kuid see on seotud katkematu elektrivõrgu olemasoluga piirkonnas.

Elektrikatla võimsuse arvutamise kord

Järgnevalt vaatleme üksikasjalikult, kuidas arvutada katla vajalikku võimsust, et seade täidaks oma ülesannet maja kütmisel täiel määral.

1. etapp – lähteandmete kogumine arvutuseks

Arvutuste tegemiseks on vaja järgmisi andmeid hoone kohta:

• S – köetava ruumi pindala.
• W_ud – erivõimsus.

Erivõimsuse näitaja näitab, kui palju soojusenergiat on vaja 1 m² kohta 1 tunni jooksul.

Sõltub kohalikest looduslikest tingimustest, võib võtta järgmised väärtused:

• Keskmise Venemaa osa jaoks: 120 – 150 W/m²;
• Lõunapiirkondade jaoks: 70-90 W/m²;
• Põhjapiirkondade jaoks: 150-200 W/m².

W_ud – teoreetiline suurus, mida kasutatakse peamiselt väga umbkaudsete arvutuste jaoks, kuna see ei kajasta hoone tegelikke soojuskadusid. See ei võta arvesse klaaspinda, uste arvu, välisseinte materjali, lagede kõrgust.

Täpne soojustehniline arvutus tehakse spetsialiseeritud programmide abil, võttes arvesse paljusid tegureid. Meie eesmärkide jaoks pole sellist arvutust vaja, piisab väliste piirdekonstruktsioonide soojuskadude arvutamisest.

Suurused, mida tuleb arvutustes kasutada:

R – soojusülekande takistus või soojustakistuse koefitsient. See on temperatuuride erinevuse suhe piirdekonstruktsiooni servades soojusvoolu suhtes, mis läbib seda konstruktsiooni. Selle ühik on m²×⁰C/W.

Tegelikult on kõik lihtne – R väljendab materjali võimet soojust kinni hoida.

Q – suurus, mis näitab soojusvoo hulka, mis läbib 1 m² pinda temperatuuri erinevuse 1⁰C korral 1 tunni jooksul. See tähendab, et see näitab, kui palju soojusenergiat kaotab 1 m² piirdekonstruktsiooni tunnis temperatuuri muutuse 1 kraadi korral. Selle ühik on W/m²×h.

Siin toodud arvutuste jaoks pole vahet kelvinite ja Celsiuse kraadide vahel, kuna oluline pole absoluutne temperatuur, vaid ainult erinevus.

Q_obštš – soojusvoo hulk, mis läbib piirdekonstruktsiooni pindala S tunnis. Selle ühik on W/h.

P – küttekatla võimsus. Arvutatakse kui nõutav maksimaalne võimsus kütteseadmete jaoks, kui välis- ja siseõhu temperatuuri erinevus on maksimaalne. Teisisõnu, katla piisav võimsus hoone kütmiseks kõige külmemal hooajal. Mõõtühik on W/h.

Kasutegur – küttekatla kasutegur, mõõtmeteta suurus, mis näitab saadud energia ja kulutatud energia suhet. Seadme dokumentatsioonis esitatakse tavaliselt protsentides 100-st, näiteks 99%. Arvutustes kasutatakse väärtust 1-st, st 0,99.

∆T – näitab temperatuuri erinevust hoone välispiirde kahel küljel. Selguse huvides, kuidas erinevus õigesti arvutatakse, vaadake näidet. Kui väljas on -30 °C ja sees +22 °C, siis ∆T = 22 – (-30) = 52 °C

Või sama, kuid kelvinites: ∆T = 293 – 243 = 52 K

See tähendab, et erinevus on alati sama nii kraadide kui ka kelvinite puhul, seetõttu võib arvutustes kasutada kelvinites teatmeandmeid ilma korrigeerimisteta.

d – hoone välispiirde paksus meetrites.

k – hoone välispiirde materjali soojusjuhtivustegur, mis võetakse teatmeteostest või SNiP II-3-79 «Ehitussoojustehnika» (SNiP – ehitusnormid ja -reeglid). Mõõtühik on W/m·K või W/m·°C.

Järgmine valemite loend näitab suuruste omavahelist seost:

• R = d / k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_üld = Q × S
• P = Q_üld / kasutegur

Mitmekihiliste konstruktsioonide puhul arvutatakse soojusülekande takistus R iga kihi jaoks eraldi ja seejärel liidetakse.

Mõnikord võib mitmekihiliste konstruktsioonide arvutus olla liiga mahukas, näiteks akna klaaspaketi soojuskadude arvutamisel.

Mida tuleb akende soojusülekande takistuse arvutamisel arvesse võtta:

• klaasi paksus;
• klaaside arv ja nendevaheliste õhuvahede arv;
• klaaside vahel oleva gaasi tüüp: inertgaas või õhk;
• aknaklaasi soojusisolatsioonikatte olemasolu.

Siiski võib leida valmis väärtused kogu konstruktsioonile kas tootjalt või teatmeteosest; selle artikli lõpus on tabel levinud konstruktsiooniga klaaspakettidele.

2. etapp – keldrikorruse põranda soojuskadude arvutamine

Eraldi tuleb peatuda hoone põranda soojuskadude arvutamisel, kuna pinnas omab märkimisväärset soojusülekande takistust.

Keldrikorruse soojuskadude arvutamisel tuleb arvestada maapinnas süvistamist. Kui maja asub maapinna tasemel, siis süvistamine loetakse võrdseks 0-ga.

Üldtunnustatud meetodi kohaselt jagatakse põranda pindala 4 tsooniks.

• 1. tsoon – taandub 2 m välisseinalt põranda keskkoha suunas piki perimeetrit. Hoone süvistamise korral taandub maapinna tasemelt põranda tasemeni mööda vertikaalset seina. Kui sein on maapinda süvistatud 2 m, siis on tsoon 1 täielikult seinal.
• 2. tsoon – taandub 2 m piki perimeetrit keskkoha suunas 1. tsooni piirist.
• 3. tsoon – taandutakse 2 m perimeetrist sissepoole alates 2. tsooni piirist.
• 4. tsoon – ülejäänud põrand.

Iga tsooni jaoks on väljakujunenud praktika kohaselt määratud oma 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.

Esitatud R väärtused kehtivad katmata põrandate korral. Soojustamise korral suureneb iga R väärtus soojustuse R võrra.

Lisaks korrutatakse palkidele paigaldatud põrandate puhul R koefitsiendiga 1,18.

1. tsoon on 2 meetrit lai. Kui maja on süvistatud, siis tuleb võtta seinte kõrgus pinnases, lahutada 2 meetrist ja ülejäänud osa kanda üle põrandale.

3. etapp – lae soojuskadude arvutamine

Nüüd võib arvutustega alustada.

Valem, mida saab kasutada elektrikatla võimsuse ligikaudseks hindamiseks:

W=W_eri × S

Ülesanne: arvutada katla vajalik võimsus Moskva linnas, köetav pindala 150 m².

Arvutuste tegemisel arvestame, et Moskva kuulub keskregiooni, st W_eri võib võtta võrdseks 130 W/m².

W_eri = 130 × 150 = 19500 Wh ehk 19,5 kWh

See arv on nii ebatäpne, et see ei nõua kütteseadmete kasuteguri arvessevõtmist.

Nüüd määrame soojuskadu läbi 15 m² laepinna, mis on soojustatud mineraalvillaga. Soojustuskihi paksus on 150 mm, välisõhu temperatuur -30 °C, hoone sees +22 °C, 3 tunni jooksul.

Lahendus: tabelist leiame mineraalvilla soojusjuhtivusteguri, k=0,036 W/m×°C. Paksus d tuleb võtta meetrites.

Arvutamise järjekord on järgmine:

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

Arvutasime välja, et soojuskadu läbi lae on meie näites 187 * 3 = 561 W.

Meie eesmärkide jaoks on täiesti lubatud arvutusi lihtsustada, arvutades soojuskadu ainult väliskonstruktsioonides: seintes ja lagedes, pööramata tähelepanu sisemistele vaheseintele ja ustele.

Samuti võib loobuda ventilatsiooni ja kanalisatsiooni soojuskadude arvutamisest. Me ei võta arvesse infiltratsiooni ja tuulekoormust. Hoone asukoha sõltuvust ilmakaartest ja saadava päikesekiirguse hulka.

Üldistest kaalutlustest saab teha ühe järelduse. Mida suurem on hoone maht, seda väiksem on soojuskadu 1 m² kohta. Seda on lihtne selgitada, kuna seinte pindala kasvab ruutvõrdeliselt, maht aga kuupvõrdeliselt. Keral on väikseim soojuskadu.

Piirdekonstruktsioonides võetakse arvesse ainult suletud õhukihid. Kui Teie majal on ventileeritav fassaad, siis loetakse selline õhukiht mittesuletuks ja seda ei võeta arvesse. Arvesse ei võeta kõiki kihte, mis järgnevad mittesuletud õhukihile: fassaadplaadid või -kassetid.

Suletud õhukihid, näiteks klaaspakettides, võetakse arvesse.

Kõik maja seinad on välisseinad. Pööning pole köetav, katusematerjalide soojustakistust ei võeta arvesse.

4. etapp – maja kogu soojuskadude arvutamine

Pärast teoreetilist osa võib asuda praktilise juurde.

Näitena arvutame maja:

• välisseinte mõõtmed: 9×10 m;
• kõrgus: 3 m;
• aken klaaspaketiga 1,5×1,5 m: 4 tk;
• tammeuks 2,1×0,9 m, paksus 50 mm;
• põrandad männipuidust 28 mm, peal ekstrudeeritud vahtpolüstüreen paksusega 30 mm, paigaldatud taladele;
• lagi kipsplaadist 9 mm, peal mineraalvatt paksusega 150 mm;
• seina materjal: müüritis 2 lubikivist telliskivist, soojustus mineraalvatiga 50 mm;
• kõige külmem periood –30 °C, projekteeritud temperatuur hoones sees 20 °C.

Teeme ettevalmistavad arvutused vajalike pindalade kohta. Põranda tsoonide arvutamisel eeldame seinte null-süvist. Põrandalaud on paigaldatud taladele.

• aknad – 9 m²;
• uks – 1,9 m²;
• seinad, ilma akende ja ukseta – 103,1 m²;
• lagi – 90 m²;
• põranda tsoonide pindalad: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Edasi teatmeteoste või selle peatüki lõpus toodud tabelite järgi valime iga materjali jaoks vajalikud soojusjuhtivusteguri väärtused. Soovitame tutvuda täpsemalt soojusjuhtivusteguriga ja selle väärtustega kõige populaarsemate ehitusmaterjalide jaoks.

Männipuidust laudade puhul tuleb soojusjuhtivustegur võtta piki kiude.

Kogu arvutus on piisavalt lihtne:

Samm nr 1: Soojuskadude arvutamine kandvate seinakonstruktsioonide kaudu hõlmab kolme toimingut.

Arvutame telliskiviseina soojustakistust: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Sama seina soojustuse jaoks: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

Soojuskadu 1 m² välisseinal: Q = ΔT/(R_kir + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×°C/W.

Lõpuks on seinte kogusoojuskadu: Q_st = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

2. samm: Soojusenergia kadu läbi akende: Q_okn = 9 × 50 / 0,32 = 1406 Wh.

3. samm: Soojusenergia lekkearvutus läbi tammeukse: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 Wh.

4. samm: Soojuskadu läbi ülemise lae – lagi: Q_pot = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 Wh.

5. samm: Arvutame R_ut põranda jaoks samamoodi mitmeetapiliselt.

Esmalt leiame soojustuse soojustakistuse: R_ut = 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Seejärel liidame R_ut igale tsoonile:

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

6. samm: Kuna põrand on paigaldatud prussidele, korrutame koefitsiendiga 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.

Samm nr 7: Arvutage Q iga tsooni jaoks:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824W/h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144W/h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W/h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6W/h.

Samm nr 8: Nüüd saab arvutada Q kogu põranda jaoks: Q_põrand = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W/h.

Samm nr 9: Teostatud arvutuste tulemusena saab märkida kogu soojuskadude summa:

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

Arvutusse ei kaasatud kanalisatsiooni ja ventilatsiooniga seotud soojakadusid. Et mitte üleliia keeruliseks muuta, lisage loetletud leketele 5%.

Loomulikult on vajalik varu, vähemalt 10%.

Seega on näitena toodud maja lõplik soojuskadude arv järgmine:

Q_üld = 6629 × 1,15 = 7623W/h.

Q_kokku näitab maksimaalseid soojuskadusid maja puhul, kui välis- ja siseõhu temperatuuride vahe on 50 °C.

Kui arvutada esimese lihtsustatud variandi järgi Wer kaudu, siis:

W_eri = 130 × 90 = 11700W/h.

On selge, et teine arvutusvariant, olgugi märksa keerulisem, annab soojustatud hoonete jaoks realistlikuma arvu. Esimene variant võimaldab saada üldise soojuskadude väärtuse hoonetele, millel on madal soojusisolatsiooni aste või puudub see täielikult.

Esimesel juhul peab katel iga tund täielikult taastama soojusenergia kaod, mis toimuvad läbi avade, vahelagede, isoleerimata seinte.

Teisel juhul tuleb kütta ainult üks kord, kuni saavutatakse mugav temperatuuriväärtus. Seejärel peab katel ainult taastama soojakadusid, mille suurus on oluliselt väiksem kui esimesel variandil.

Tabel 1. Erinevate ehitusmaterjalide soojusjuhtivus.

Tabelis on toodud levinud ehitusmaterjalide soojusjuhtivuse koefitsiendid

Tabel 2. Tsementmördi vuugi paksus erinevat tüüpi müüritisel.

Müüritise paksuse arvutamisel võetakse arvesse vuugi paksus 10 mm. Tsementvuukide tõttu on müüritise soojusjuhtivus veidi suurem kui üksikul tellisel.

Tabel 3. Erinevat tüüpi mineraalvillaplaatide soojusjuhtivus.

Tabelis on toodud soojusjuhtivusteguri väärtused erinevate mineraalvillaplaatide jaoks. Fassaadide soojustamiseks kasutatakse jäika plaati.

Tabel 4. Erineva konstruktsiooniga akende soojuskadu.

Tähistused tabelis: Ar – topeltklaaside täitmine inertgaasiga, К – välisklaasil on soojustkaitsekiht, klaasi paksus 4mm, ülejäänud numbrid tähistavad klaaside vahelist vahet.

7,6 kW/h – see on arvutuslik vajalik maksimaalne võimsus, mis kulub hästi soojustatud hoone kütmiseks. Kuid elektrikateldele on töötamiseks samuti vaja teatud laengut enda toiteks.

Nagu märkasite, vajab halvasti soojustatud maja või korter suuri elektrikulusid kütteks. Pealegi kehtib see iga katlatüübi puhul. Põranda, lae ja seinte korralik soojustamine võimaldab kulusid oluliselt vähendada.

Meie veebilehel on artikleid soojustamismeetodite ja soojusisolatsioonimaterjali valiku reeglite kohta. Soovitame teil nendega tutvuda:

• Eramaja välissoojustamine: populaarsed tehnoloogiad + materjalide ülevaade
• Põranda soojustamine taladele: soojusisolatsioonimaterjalid + soojustusskeemid
• Mansardkatuse soojustamine: üksikasjalik juhend soojusisolatsiooni paigaldamiseks väikeelamu mansardis
• Siseisolatsiooni materjalide tüübid seintele: soojustusmaterjalid ja nende omadused
• Laeisolatsioonimaterjal eramajas: kasutatavate materjalide liigid + kuidas õigesti valida
• Rõdu soojustamine ise: populaarsed variandid ja tehnoloogiad rõdu seestpoolt soojustamiseks

5. etapp – elektrikulude arvutamine

Kui lihtsustada küttekatla tehnilist olemust, võib seda nimetada elektrilise energia tavaliseks muunduriks selle soojusanaloogiks. Muundamistööd tehes tarbib see samuti teatud koguse energiat. St. katel saab täisühiku elektrifitseeritud energiat, kuid kütteks jõuab ainult selle 0,98 osa.

Uuritava elektriküttekatla täpse elektritarbimise arvu saamiseks tuleb selle võimsus (esimesel juhul nominaalne ja teisel juhul arvutuslik) jagada tootja deklareeritud kasuteguri väärtusega.

Keskmiselt on sellise seadme kasutegur 98%. Tulemusena on energiatarbimise väärtus näiteks arvutusliku variandi puhul:

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

Jääb väärtus korrutada kohaliku tariifiga. Seejärel arvutada elektrilise kütte kogukulud ja otsida võimalusi nende vähendamiseks.

Näiteks osta kahetariifne arvesti, mis võimaldab osaliselt maksta madalamate “öiste” tariifide alusel. Selleks tuleb vana elektriarvesti uue mudeliga asendada. Asendamise kord ja reeglid on üksikasjalikult käsitletud siin.

Teine võimalus kulude vähendamiseks pärast arvesti vahetamist on lisada kütteringi soojusakumulaator, et laadida öösel odavat energiat ja tarbida seda päeval.

6. etapp – hooajaliste küttekulude arvutamine

Nüüd, kui olete omandanud tulevaste soojuskadude arvutamise metoodika, saate hõlpsasti hinnata küttekulusid kogu kütteperioodi jooksul.

Vastavalt SNiP 23-01-99 «Ehitusklimatoloogia» veergudes 13 ja 14 leiame Moskva jaoks perioodi kestuse, mille keskmine temperatuur on alla 10 °C.

Moskva puhul kestab selline periood 231 päeva ja keskmine temperatuur on -2,2 °C. Q_kokku arvutamiseks ΔT=22,2 °C korral ei ole vaja kogu arvutust uuesti teha.

Piisab Q_kokku tuletamisest 1 °C kohta:

Q_kokku = 7623 / 50 = 152,46 W/h

Vastavalt ΔT= 22,2 °C:

Q_üld = 152,46 × 22,2 = 3385 W

Tarbitud elektrienergia leidmiseks korrutage kütteperioodiga:

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

Esitatud arvutus on huvitav ka seetõttu, et see võimaldab analüüsida kogu maja konstruktsiooni soojustuse efektiivsuse seisukohast.

Vaatlesime arvutuste lihtsustatud versiooni. Soovitame teil tutvuda ka täieliku hoone soojustehnilise arvutusega.

Järeldused ja kasulik video teemal

Kuidas vältida soojuskadusid vundamendi kaudu:

Kuidas arvutada soojuskadusid veebis:

Elektriliste katelde kasutamine peamise kütteseadmena on väga tugevalt piiratud elektrivõrkude võimaluste ja elektrienergia maksumusega.

Kuid täiendava katlana, näiteks tahkekütuse katlale, võivad need olla väga tõhusad ja kasulikud. Need suudavad oluliselt lühendada küttesüsteemi soojendamise aega või olla kasutatud peamise katlana mitte väga madalatel temperatuuridel.

Kas te kasutate kütmiseks elektrikatelt? Rääkige, millise meetodi järgi arvutasite oma maja jaoks vajaliku võimsuse. Või äkki te lihtsalt soovite osta elektrikatelt ja teil on küsimusi? Esitage need artikli kommentaarides – püüame teid aidata.