Quanta elettricità consuma una caldaia elettrica: come fare calcoli prima di acquistare

L'uso dell'elettricità come fonte di energia per il riscaldamento di una casa di campagna è interessante per molte ragioni: facile accessibilità, prevalenza, rispetto dell'ambiente. Allo stesso tempo, tariffe piuttosto elevate rimangono il principale ostacolo all'utilizzo di caldaie elettriche.

Hai pensato anche all'opportunità di installare una caldaia elettrica? Vediamo insieme quanta elettricità consuma una caldaia elettrica. Perché useremo le regole per eseguire calcoli e formule discussi nel nostro articolo.

I calcoli aiuteranno a comprendere in dettaglio quanti kW di elettricità dovranno essere pagati mensilmente se una caldaia elettrica viene utilizzata per riscaldare una casa o un appartamento. Le cifre risultanti ti permetteranno di prendere una decisione finale sull'acquisto / non acquisto della caldaia.

Metodi per il calcolo della potenza di una caldaia elettrica

Si possono distinguere due metodi principali per il calcolo della potenza richiesta di una caldaia elettrica. Il primo si basa sull'area riscaldata, il secondo sul calcolo della perdita di calore attraverso l'involucro dell'edificio.

Il calcolo secondo la prima opzione è molto approssimativo, basato su un singolo indicatore - potenza specifica. Il potere specifico è indicato nei libri di consultazione e dipende dalla regione.

Il calcolo secondo la seconda opzione è più complicato, ma tiene conto di molti indicatori individuali di un particolare edificio. Il calcolo completo dell'ingegneria termica dell'edificio è un compito piuttosto complicato e scrupoloso. Di seguito verrà considerato un calcolo semplificato, che possiede tuttavia la precisione necessaria.

Indipendentemente dal metodo di calcolo, la quantità e la qualità dei dati sorgente raccolti influiscono direttamente sulla corretta valutazione della potenza richiesta della caldaia elettrica.

A bassa potenza, l'apparecchiatura funzionerà costantemente con il massimo carico, non fornendo il comfort di vita desiderato. Con potenza eccessiva - consumo di energia irragionevolmente elevato, costo elevato delle apparecchiature di riscaldamento.

A differenza di altri tipi di combustibile, l'elettricità è un'opzione ecologica, abbastanza pulita e semplice, ma legata alla disponibilità di una rete elettrica ininterrotta nella regione

La procedura per il calcolo della potenza di una caldaia elettrica

Successivamente, esamineremo in dettaglio come calcolare la potenza della caldaia necessaria in modo che l'apparecchiatura soddisfi pienamente il suo compito di riscaldare la casa.

Fase 1: raccolta dei dati iniziali per il calcolo

Per i calcoli sono necessarie le seguenti informazioni sull'edificio:

• S - area della stanza riscaldata.
• W_battiti - potenza specifica.

L'indicatore di potenza specifica mostra quanta energia termica è necessaria per 1 m² all'una.

A seconda delle condizioni ambientali locali, possono essere accettati i seguenti valori:

• per la parte centrale della Russia: 120-150 W / m²;
• per le regioni meridionali: 70-90 W / m²;
• per le regioni settentrionali: 150-200 W / m².

W_battiti - Valore teorico, utilizzato principalmente per calcoli molto approssimativi, poiché non riflette la reale perdita di calore dell'edificio. Non tiene conto dell'area dei vetri, del numero di porte, del materiale delle pareti esterne, dell'altezza dei soffitti.

Il calcolo accurato dell'ingegneria del calore viene effettuato utilizzando programmi specializzati che tengono conto di numerosi fattori. Per i nostri scopi, tale calcolo non è necessario, è del tutto possibile calcolare calcolando le perdite di calore delle strutture esterne.

Valori da utilizzare nei calcoli:

R - resistenza al trasferimento di calore o coefficiente di resistenza al calore. Questo è il rapporto tra la differenza di temperatura lungo i bordi della struttura chiusa e il flusso di calore che passa attraverso questa struttura. Ha una dimensione m²×⁰С / W.

In effetti, tutto è semplice: R esprime la capacità di un materiale di trattenere il calore.

Q - un valore che mostra la quantità di flusso di calore che passa attraverso 1 m² superficie con una differenza di temperatura di 1 ° C per 1 ora. Cioè, mostra quanto calore sta perdendo 1 m² costruzione dell'involucro all'ora con un calo di temperatura di 1 grado. Ha una dimensione di W / m²×h.

Per i calcoli forniti qui, non c'è differenza tra kelvin e gradi Celsius, poiché non è la temperatura assoluta che conta, ma solo la differenza.

Q_società - la quantità di flusso di calore che passa attraverso l'area S dell'involucro dell'edificio all'ora. Ha una dimensione di W / h.

P - potenza della caldaia di riscaldamento. Viene calcolato come il valore di potenza massima richiesto dell'apparecchiatura di riscaldamento con la massima differenza di temperatura tra l'aria esterna e quella interna. In altre parole, sufficiente potenza della caldaia per riscaldare l'edificio durante la stagione più fredda. Ha una dimensione di W / h.

efficienza - l'efficienza della caldaia di riscaldamento, una quantità senza dimensioni che mostra il rapporto tra l'energia ricevuta e l'energia spesa. La documentazione per l'apparecchiatura viene generalmente fornita in percentuale di 100, ad esempio il 99%. Nei calcoli, un valore da 1 ad es. 0.99.

AT - mostra la differenza di temperatura su entrambi i lati dell'involucro dell'edificio. Per chiarire come viene calcolata correttamente la differenza, vedere un esempio. Se all'esterno: -30 °C, e all'interno +22 ° C, quindi ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С

O anche, ma in Kelvin: ∆T = 293 - 243 = 52 K.

Cioè, la differenza sarà sempre la stessa per gradi e kelvin, quindi, per i calcoli, i dati di riferimento in kelvin possono essere usati senza correzioni.

d - spessore dell'edificio in metri.

k - coefficiente di conduttività termica del materiale dell'involucro dell'edificio, che è tratto dai libri di consultazione o dalle norme e regolamenti di costruzione II-3-79 "Ingegneria del calore di costruzione" (Norme e regolamenti di costruzione - norme e norme di costruzione). Ha una dimensione di W / m × K o W / m × ⁰C.

Il seguente elenco di formule mostra la relazione tra le quantità:

• R = d / k
• R = ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_società = Q × S
• P = q_società / Efficienza

Per le strutture multistrato, la resistenza di trasferimento di calore R viene calcolata separatamente per ciascuna struttura e quindi sommata.

A volte il calcolo delle strutture multistrato può essere troppo complicato, ad esempio, quando si calcola la perdita di calore di una finestra di vetro.

Cosa è necessario considerare nel calcolo della resistenza al trasferimento di calore per finestre:

• spessore del vetro;
• il numero di occhiali e intercapedini d'aria tra di loro;
• tipo di gas tra gli occhiali: inerte o aria;
• la presenza del rivestimento termoisolante del vetro della finestra.

Tuttavia, puoi trovare valori già pronti per l'intera struttura dal produttore o nella directory, alla fine di questo articolo è una tabella per finestre con doppi vetri di un design comune.

Fase 2: calcolo della perdita di calore del pavimento del seminterrato

Separatamente, è necessario soffermarsi sul calcolo della perdita di calore attraverso il pavimento dell'edificio, poiché il terreno ha una resistenza significativa al trasferimento di calore.

Nel calcolare la perdita di calore del seminterrato, è necessario prendere in considerazione l'approfondimento nel terreno. Se la casa è a livello del suolo, si presume che la profondità sia 0.

Secondo la tecnica generalmente accettata, l'area del pavimento è divisa in 4 zone.

• 1 zona - 2 metri indietro dal muro esterno al centro del pavimento attorno al perimetro. In caso di approfondimento dell'edificio, si discosta dal livello del suolo al livello del pavimento lungo una parete verticale. Se il muro è profondo 2 m nel terreno, la zona 1 sarà completamente sul muro.
• 2 zone - si ritira di 2 m attorno al perimetro al centro dal confine di 1 zona.
• 3 zone - si ritira di 2 m attorno al perimetro al centro dal confine di 2 zone.
• 4 zone - piano rimanente.

Per ogni zona dalla pratica consolidata, vengono impostate le proprie R:

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

I valori R indicati sono validi per pavimenti non rivestiti. Nel caso di isolamento, ogni R aumenta di R dell'isolamento.

Inoltre, per i pavimenti posati su tronchi, R viene moltiplicato per un fattore di 1,18.

La zona 1 è larga 2 metri. Se la casa è sepolta, allora devi prendere l'altezza delle pareti nel terreno, sottrarre da 2 metri e trasferire il resto sul pavimento

Fase # 3 - calcolo della perdita di calore del soffitto

Ora puoi procedere con i calcoli.

Una formula che può servire da stima approssimativa della potenza di una caldaia elettrica:

W = w_battiti × S

Obiettivo: calcolare la capacità della caldaia necessaria a Mosca, l'area riscaldata di 150 m².

Quando effettuiamo i calcoli, prendiamo in considerazione che Mosca appartiene alla regione centrale, ad es. W_battiti può essere preso pari a 130 W / m².

W_battiti = 130 × 150 = 19500W / ho 19.5kW / h

Questa cifra è così imprecisa che non richiede di tenere conto dell'efficienza delle apparecchiature di riscaldamento.

Ora determiniamo la perdita di calore attraverso 15m² l'area del soffitto isolata con lana minerale. Lo spessore dello strato isolante è di 150 mm, la temperatura esterna è di -30 ° C, all'interno dell'edificio +22 ° C per 3 ore.

Soluzione: secondo la tabella troviamo il coefficiente di conducibilità termica della lana minerale, k = 0,036 W / m×° C. Lo spessore d deve essere preso in metri.

La procedura di calcolo è la seguente:

• R = 0,15 / 0,036 = 4,167 m²×° C / O
• ∆T = 22 - (-30) = 52 ° С
• Q = 52 / 4.167 = 12,48 W / m²× h
• Q_società = 12,48 × 15 = 187 Wh / h.

Abbiamo calcolato che la perdita di calore attraverso il soffitto nel nostro esempio sarà 187 * 3 = 561 W.

Per i nostri scopi, è del tutto possibile semplificare i calcoli, calcolando la perdita di calore solo delle strutture esterne: pareti e soffitti, senza prestare attenzione alle pareti interne e alle porte.

Inoltre, puoi fare a meno del calcolo della perdita di calore per ventilazione e fognature. Non prenderemo in considerazione l'infiltrazione e il carico del vento. Dipendenza della posizione dell'edificio dai punti cardinali e dalla quantità di radiazione solare ricevuta.

Da considerazioni generali, si può trarre una conclusione. Più grande è l'edificio, minore sarà la perdita di calore per 1 m². Questo è facile da spiegare, poiché l'area delle pareti aumenta quadraticamente e il volume nel cubo.La palla ha la minima perdita di calore.

Nelle strutture chiuse vengono presi in considerazione solo gli strati d'aria chiusi. Se la tua casa ha una facciata ventilata, un tale strato d'aria è considerato non chiuso, non viene preso in considerazione. Non prendere tutti gli strati che seguono davanti a uno strato all'aperto: piastrelle per facciate o cassette.

Vengono presi in considerazione strati d'aria chiusi, ad esempio, in finestre con doppi vetri.

Tutte le pareti della casa sono esterne. L'attico non è riscaldato, la resistenza termica dei materiali di copertura non viene presa in considerazione

Fase # 4: calcolo della perdita di calore totale del cottage

Dopo la parte teorica, puoi procedere alla pratica.

Ad esempio, calcoliamo la casa:

• dimensioni delle pareti esterne: 9x10 m;
• altezza: 3 m;
• finestra con una finestra a doppi vetri 1,5×1,5 m: 4 pezzi;
• porta di quercia 2.1×0,9 m, spessore 50 mm;
• pavimenti in pino di 28 mm, su polistirene estruso con spessore di 30 mm, posati su tronchi;
• Soffitto GKL di 9 mm, su lana minerale di 150 mm di spessore;
• materiale murale: muratura 2 mattoni di silicato, isolamento in lana minerale 50 mm;
• il periodo più freddo è di 30 ° С, la temperatura calcolata all'interno dell'edificio è di 20 ° С.

Effettueremo calcoli preparatori delle aree richieste. Quando calcoliamo le zone sul pavimento, prendiamo lo zero approfondimento delle pareti. La tavola del pavimento è posata sui tronchi.

• finestre - 9 m²;
• porta - 1,9 m²;
• pareti, meno finestre e porte - 103,1 m²;
• soffitto - 90 m²;
• area delle zone del pavimento: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 ° C.

Inoltre, in base ai libri di riferimento o alle tabelle forniti alla fine di questo capitolo, selezioniamo i valori necessari del coefficiente di conducibilità termica per ciascun materiale. Ti consigliamo di leggere in modo più dettagliato con coefficiente di conducibilità termica e i suoi valori per i materiali da costruzione più popolari.

Per le tavole di pino, la conduttività termica dovrebbe essere presa lungo le fibre.

L'intero calcolo è abbastanza semplice:

Passaggio 1: Il calcolo della perdita di calore attraverso le strutture delle pareti portanti comporta tre fasi.

Calcoliamo il coefficiente di perdita di calore delle pareti della muratura: R_Cyrus = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×° C / O.

Lo stesso per l'isolamento delle pareti: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×° C / O.

Perdita di calore 1 m² pareti esterne: Q = ΔT / (R_Cyrus + R_ut) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×° C / O.

Di conseguenza, la perdita di calore totale delle pareti sarà: Q_articolo = Q × S = 26,46 × 103,1 = 2728 W / h.

Passo numero 2: Calcolo della perdita di calore attraverso le finestre: Q_{la finestra} = 9 × 50 / 0.32 = 1406 W / h.

Passo numero 3: Calcolo della dispersione di energia termica attraverso una porta di quercia: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W / h.

Passaggio 4: Perdita di calore attraverso il soffitto superiore - soffitto: Q_sudore = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W / h.

Passo numero 5: Calcoliamo R_ut per il pavimento anche in diverse azioni.

Innanzitutto, troviamo il coefficiente di perdita di calore dell'isolamento: R_ut= 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×° C / O.

Quindi aggiungi R_ut per ogni zona:

• R1 = 3.09 m²×° C / O; R2 = 5,29 m²×° C / O;
• R3 = 9.59 m²×° C / O; R4 = 15.19 m²×° C / O.

Passaggio 6: Poiché il pavimento è posato sui tronchi, moltiplicare per un fattore di 1,18:

R1 = 3,64 m²×° C / O; R2 = 6.24 m²×° C / O;

R3 = 11.32 m²×° C / O; R4 = 17,92 m²×° C / O.

Passo numero 7: Calcoliamo Q per ogni zona:

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.

Passo numero 8: Ora puoi calcolare Q per l'intero genere: Q_piano = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W / h.

Passaggio 9: Come risultato dei nostri calcoli, possiamo designare la somma della perdita totale di calore:

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

Il calcolo non ha incluso le perdite di calore associate alle acque reflue e alla ventilazione. Per non complicare oltre misura, basta aggiungere il 5% alle perdite elencate.

Naturalmente, è necessario un margine di almeno il 10%.

Pertanto, la cifra finale della perdita di calore di una casa di esempio è:

Q_società = 6629 × 1.15 = 7623 W / h.

Q_società mostra la massima dispersione di calore a casa quando la differenza di temperatura tra l'aria esterna e interna è di 50 ° C.

Se conti in base alla prima versione semplificata tramite Wud, allora:

W_battiti = 130 × 90 = 11700 W / h.

È chiaro che la seconda versione del calcolo è ancora più complicata, ma fornisce una cifra più realistica per gli edifici con isolamento. La prima opzione consente di ottenere un valore generalizzato di perdita di calore per edifici con un basso grado di isolamento termico o senza di essa.

Nel primo caso, la caldaia dovrà rinnovare completamente ogni ora la perdita di energia termica che si verifica attraverso aperture, pavimenti, pareti senza isolamento.

Nel secondo caso, è necessario riscaldare solo una volta prima di raggiungere una temperatura confortevole.Quindi la caldaia dovrà solo ripristinare la perdita di calore, la cui ampiezza è significativamente inferiore alla prima opzione.

Tabella 1. Conducibilità termica di vari materiali da costruzione.

La tabella mostra la conducibilità termica per materiali da costruzione comuni.

Tabella 2. Lo spessore del giunto di cemento per vari tipi di muratura.

Nel calcolare lo spessore della muratura, viene preso in considerazione lo spessore della cucitura 10mm. A causa dei giunti in cemento, la conduttività termica della muratura è leggermente superiore a un singolo mattone

Tabella 3. Conducibilità termica di vari tipi di lastre di lana minerale.

La tabella mostra i valori del coefficiente di conduttività termica per vari pannelli di lana minerale. Un piatto duro viene utilizzato per riscaldare le facciate

Tabella 4. Perdite di calore di finestre di vari design.

Denominazioni nella tabella: Ar - riempimento del vetro con gas inerte, K - il vetro esterno ha un rivestimento termoisolante, lo spessore del vetro è di 4 mm; i numeri rimanenti indicano lo spazio tra i vetri

7,6 kW / h è la potenza massima richiesta stimata che viene spesa per il riscaldamento di un edificio ben isolato. Tuttavia, anche le caldaie elettriche per lavoro necessitano di una carica per la propria energia.

Come hai notato, una casa o un appartamento scarsamente isolati richiedono grandi quantità di elettricità per il riscaldamento. E questo vale per qualsiasi tipo di caldaia. Un adeguato isolamento del pavimento, del soffitto e delle pareti può ridurre significativamente i costi.

Sul nostro sito ci sono articoli sui metodi di isolamento e regole per la scelta di un materiale termoisolante. Ti consigliamo di familiarizzare con loro:

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Fase n. 5 - Calcolo dei costi dell'elettricità

Se semplifichi l'essenza tecnica di una caldaia per riscaldamento, puoi chiamarla un convertitore convenzionale di energia elettrica nel suo analogo termico. Eseguendo il lavoro di conversione, consuma anche una certa quantità di energia. ie la caldaia riceve un'unità elettrica completa e solo 0,98 della sua parte viene fornita per il riscaldamento.

Per ottenere una cifra precisa del consumo di energia da parte della caldaia per riscaldamento elettrica oggetto di studio, è necessario dividere la sua potenza (valutata nel primo caso e calcolata nel secondo) per il valore di efficienza dichiarato dal produttore.

L'efficienza media di tali apparecchiature è del 98%. Di conseguenza, il consumo di energia sarà, ad esempio, per l'opzione di calcolo:

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

Resta da moltiplicare il valore per la tariffa locale. Quindi calcola il costo totale del riscaldamento elettrico e inizia a cercare modi per ridurli.

Ad esempio, acquista un contatore a due tariffe che ti consente di pagare parzialmente a tariffe "notturne" più basse. Perché è necessario sostituire il vecchio contatore elettrico con un nuovo modello? La procedura e le regole per la sostituzione in dettaglio recensito qui.

Un altro modo per ridurre i costi dopo aver sostituito il contatore è quello di includere un accumulatore termico nel circuito di riscaldamento per accumulare energia a buon mercato durante la notte e spenderlo durante il giorno.

Fase 6: calcolo dei costi di riscaldamento stagionali

Ora che hai imparato il metodo di calcolo della perdita di calore futura, puoi facilmente stimare il costo del riscaldamento durante l'intero periodo di riscaldamento.

Secondo SNiP 23-01-99 "Climatologia delle costruzioni" nelle colonne 13 e 14 troviamo per Mosca la durata del periodo con una temperatura media inferiore a 10 ° C.

Per Mosca, questo periodo dura 231 giorni e ha una temperatura media di -2.2 ° C. Per calcolare Q_società per ΔT = 22.2 ° С, non è necessario eseguire nuovamente l'intero calcolo.

È sufficiente stampare Q_società 1 ° C:

Q_società = 7623/50 = 152,46 O / h

Di conseguenza, per ΔT = 22,2 ° C:

Q_società = 152,46 × 22,2 = 3385 W / h

Per trovare l'elettricità consumata, moltiplichiamo per il periodo di riscaldamento:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1.05 = 18766440W = 18766kW

Il calcolo di cui sopra è anche interessante perché consente di analizzare l'intera struttura della casa dal punto di vista dell'efficacia dell'uso dell'isolamento.

Abbiamo considerato una versione semplificata dei calcoli. Ti consigliamo di familiarizzare anche con il pieno calcolo dell'ingegneria termica dell'edificio.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come evitare la perdita di calore attraverso la fondazione:

Come calcolare la perdita di calore online:

L'uso di caldaie elettriche come principale apparecchiatura di riscaldamento è molto limitato dalle capacità delle reti elettriche e dal costo dell'elettricità.

Tuttavia, come ulteriore, ad esempio a caldaia a combustibile solidopuò essere abbastanza efficace e utile. Possono ridurre significativamente i tempi di riscaldamento dell'impianto di riscaldamento o essere utilizzati come caldaia principale a temperature non molto basse.

Usi una caldaia elettrica per il riscaldamento? Dicci con quale metodo hai calcolato la potenza necessaria per la tua casa. O forse vuoi solo comprare una caldaia elettrica e hai domande? Chiedi loro nei commenti all'articolo: cercheremo di aiutarti.