Mennyi áramot fogyaszt az elektromos kazán? Hogyan végezzünk számításokat vásárlás előtt

Az elektromosság energiaforrásként való használata vidéki ház fűtésére számos okból vonzó: könnyű hozzáférhetőség, elterjedtség, környezetbarát jelleg. Ugyanakkor az elektromos kazánok használatának legfőbb akadálya továbbra is a meglehetősen magas tarifák.

Ön is elgondolkodott az elektromos kazán telepítésének célszerűségén? Nézzük meg együtt, mennyi áramot fogyaszt az elektromos kazán. Ehhez a cikkünkben tárgyalt számítási szabályokat és képleteket fogjuk használni.

A számítások segítenek részletesen megérteni, hogy mennyi kWh áramot kell havonta fizetnie, ha elektromos kazánt használ ház vagy lakás fűtésére. A kapott számadatok lehetővé teszik a végső döntés meghozatalát a kazán megvásárlásával vagy a vásárlástól való eltekintéssel kapcsolatban.

Az elektromos kazán teljesítményének számítási módszerei

Két alapvető módszert lehet kiemelni az elektromos kazán szükséges teljesítményének kiszámítására. Az első a fűtendő területen, a második a határoló szerkezeteken keresztüli hőveszteség számításán alapul.

Az első változat szerinti számítás nagyon durva, egyetlen mutatón – a fajlagos teljesítményen – alapul. A fajlagos teljesítmény a kézikönyvekben található, és régiónként változik.

A második változat szerinti számítás bonyolultabb, de figyelembe veszi az adott épület számos egyedi mutatóját. Az épület teljes hőtechnikai számítása – meglehetősen összetett és aprólékos feladat. Ezt követően egy egyszerűsített számítás kerül bemutatásra, amely azonban rendelkezik a szükséges pontossággal.

A számítási módszertől függetlenül az összegyűjtött kiindulási adatok mennyisége és minősége közvetlenül befolyásolja a szükséges elektromos kazánteljesítmény helyes értékelését.

Ha a teljesítmény alacsony, a berendezés folyamatosan maximális terheléssel fog működni, nem biztosítva a kívánt lakáskomfortot. Ha a teljesítmény túl magas, indokolatlanul nagy lesz az áramfogyasztás és a fűtőberendezés magas költsége.

Más tüzelőanyag-típusokkal ellentétben az elektromos áram – környezetbarát, meglehetősen tiszta és egyszerű lehetőség, de függ a régióban rendelkezésre álló folyamatosan működő elektromos hálózattól.

Az elektromos kazán teljesítményszámításának menete

A továbbiakban részletesen megvizsgáljuk, hogyan számítsuk ki a kazán szükséges teljesítményét, hogy a berendezés teljes mértékben ellássa a ház fűtésének feladatát.

1. lépés – a számításhoz szükséges kiindulási adatok összegyűjtése

A számítások elvégzéséhez a következő információkra lesz szükség az épületről:

• S – a fűtött helyiség területe.
• W_fajl – fajlagos teljesítmény.

A fajlagos teljesítmény mutatója megmutatja, hogy mennyi hőenergiára van szükség 1 m²-enként 1 óra alatt.

A helyi természeti viszonyoktól függ, az alábbi értékek vehetők figyelembe:

• Oroszország központi részén: 120–150 W/m²;
• déli régiókban: 70–90 W/m²;
• északi régiókban: 150–200 W/m².

W_fajl elméleti érték, amelyet főként nagyon durva számításokhoz használnak, mert nem tükrözi az épület valós hőveszteségét. Nem veszi figyelembe az üvegezés területét, az ajtók számát, a külső falak anyagát, a belmagasságot.

A pontos hőtechnikai számítást speciális programokkal végzik, számos tényező figyelembevételével. A mi céljainkhoz ilyen számításra nincs szükség, elegendő a külső burkolati szerkezetek hőveszteségének kiszámítása.

A számításokhoz szükséges mennyiségek:

R – hőátadási ellenállás vagy hőellenállási együttható. Ez az épületszerkezet két oldala közötti hőmérsékletkülönbség és a szerkezeten áthaladó hőáram aránya. Mértékegysége: m²×°C/W.

Valójában nagyon egyszerű – R az anyag hőmegtartó képességét fejezi ki.

Q – az a mennyiség, amely megmutatja az 1 m² felületen áthaladó hőáram mennyiségét 1 °C hőmérséklet-különbség esetén 1 óra alatt. Vagyis megmutatja, hogy 1 m² burkolati szerkezet mennyi hőenergiát veszít óránként 1 fokos hőmérséklet-különbségnél. Mértékegysége: W/m²×óra.

Az itt bemutatott számításoknál nincs különbség a Kelvin és a Celsius-fok között, mivel nem az abszolút hőmérséklet a fontos, hanem csak a különbség.

Q_össz – a burkolati szerkezet S felületén óránként áthaladó hőáram mennyisége. Mértékegysége: W/óra.

P – a fűtőkazán teljesítménye. Meghatározása a fűtőberendezés szükséges maximális teljesítménye alapján történik a külső és belső levegő hőmérsékletének maximális különbségénél. Más szóval: a kazán elegendő teljesítménye az épület fűtéséhez a leghidegebb évszakban. Mértékegysége W/h.

hatásfok – a fűtőkazán hatásfoka, dimenzió nélküli mennyiség, amely a nyert energia és a felhasznált energia arányát mutatja. A berendezés dokumentációjában általában százalékban adják meg, pl. 99%. A számításokban 1-hez viszonyított értéket alkalmaznak, pl. 0,99.

∆T – a határoló szerkezet két oldalán lévő hőmérsékletkülönbséget mutatja. Hogy érthetőbb legyen, hogyan számítják ki helyesen a különbséget, nézze meg a példát. Ha kívül -30 °C, belül +22 °C, akkor ∆T = 22 – (-30) = 52 °C

Vagy ugyanez kelvinben: ∆T = 293 – 243 = 52 K

Tehát a különbség mindig azonos fokokban és kelvinben is, ezért a számításokhoz a kelvinben megadott referenciaadatokat módosítás nélkül lehet használni.

d – a határoló szerkezet vastagsága méterben.

k – a határoló szerkezet anyagának hővezetési együtthatója, amelyet kézikönyvekből vagy a SZNyIP II-3-79 „Építési hőtechnika” (SZNyIP – építési normák és szabályok) vesznek. Mértékegysége W/m×K vagy W/m×°C.

A következő képletlista mutatja a mennyiségek összefüggését:

• R = d / k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_össz = Q × S
• P = Q_össz / hatásfok

Többrétegű szerkezetek esetén a hőátadási ellenállást (R) minden egyes szerkezetre külön-külön számítják ki, majd összegzik.

Néha a többrétegű szerkezetek számítása túl bonyolult lehet, például az ablak hőszigetelő üvegezésének hőveszteségének számításakor.

Mit kell figyelembe venni az ablakok hőátadási ellenállásának számításakor:

• az üveg vastagságát;
• az üvegek számát és a köztük lévő légréseket;
• az üvegek közötti gáz típusát: inert gáz vagy levegő;
• az ablaktábla hőszigetelő bevonatának meglétét.

Azonban a teljes szerkezetre vonatkozó kész értékeket megtalálhatja a gyártónál vagy egy kézikönyvben; e cikk végén található egy táblázat az elterjedt kivitelű hőszigetelő üvegezéshez.

2. lépés – a pinceszint padlójának hőveszteségének számítása

Külön ki kell térni az épület padlóján keresztüli hőveszteség számítására, mivel a talaj jelentős hőátadási ellenállást biztosít.

A pincefödém hőveszteségének számításánál figyelembe kell venni a talajba süllyesztés mélységét. Ha a ház a talajszinten áll, akkor a süllyesztést 0-nak tekintjük.

Az általánosan elfogadott módszer szerint a padlófelületet 4 zónára osztják.

• 1. zóna – a külső faltól a padló középpontja felé a kerület mentén 2 métert lépünk vissza. Az épület süllyesztése esetén a talajszinttől a padló szintjéig a függőleges fal mentén lépünk vissza. Ha a fal 2 méter mélyen van a talajban, akkor az 1. zóna teljes egészében a falon lesz.
• 2. zóna – az 1. zóna határától a kerület mentén 2 métert lépünk vissza a középpont felé.
• 3. zóna – a 2. zóna határától a kerület mentén 2 m-rel a középpont felé tolódik el.
• 4. zóna – a fennmaradó padló.

Minden zónához a kialakult gyakorlat alapján saját R-értékek tartoznak:

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

A megadott R értékek burkolat nélküli padlókra érvényesek. Szigetelés esetén minden R érték nő a szigetelés R értékével.

Ezenkívül a gerendákra fektetett padlók esetén az R értéket meg kell szorozni 1,18-as tényezővel.

Az 1. zóna szélessége 2 méter. Ha a ház süllyesztett, akkor a földben lévő falak magasságát kell venni, levonni 2 méterből, a maradékot pedig át kell vinni a padlóra.

3. lépés – a mennyezet hőveszteségének kiszámítása

Most hozzáfoghatunk a számításokhoz.

Az elektromos kazán teljesítményének hozzávetőleges becslésére szolgáló képlet:

W=W_fajl × S

Feladat: számítsa ki a kazán szükséges teljesítményét Moszkvában, a fűtött terület 150 m².

W_fajl = 130 × 150 = 19500 W/h vagy 19,5 kW/h

W_fajl = 130 × 150 = 19500 W/h vagy 19,5 kW/h

Ez a szám annyira pontatlan, hogy nem szükséges figyelembe venni a fűtőberendezés hatásfokát.

Most határozzuk meg a 15 m²-es mennyezetfelületen keresztüli hőveszteséget, amely ásványgyapottal van szigetelve. A hőszigetelő réteg vastagsága 150 mm, a külső levegő hőmérséklete -30 °C, az épületen belül +22 °C, 3 óra alatt.

Megoldás: a táblázatból megkeressük az ásványgyapot hővezetési tényezőjét, k=0,036 W/m×°C. A d vastagságot méterben kell megadni.

A számítás menete a következő:

• 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_össz = 12,48 × 15 = 187 W/h.

Kiszámítottuk, hogy a mennyezeten keresztüli hőveszteség példánkban 187 * 3 = 561 W lesz.

A mi céljainknak megfelelően teljes mértékben megengedett a számítások egyszerűsítése, miszerint csak a külső szerkezetek (falak és mennyezetek) hőveszteségét vesszük figyelembe, a belső válaszfalakat és ajtókat pedig figyelmen kívül hagyjuk.

Emellett eltekinthetünk a szellőzés és a csatornázás hőveszteségének számításától. Ne vegyük figyelembe a beszivárgást, a szélterhelést, valamint az épület tájolásának és a kapott napsugárzás mennyiségének függőségét sem.

Általános megfontolások alapján egy következtetés vonható le. Minél nagyobb az épület térfogata, annál kisebb a hőveszteség 1 m²-re vetítve. Ezt könnyű megmagyarázni, mivel a falak területe négyzetesen, a térfogat pedig köbösen nő. A gömb rendelkezik a legkisebb hőveszteséggel.

A határoló szerkezetekben csak a zárt légrétegeket veszik figyelembe. Ha az Ön háza szellőztetett homlokzattal rendelkezik, akkor az ilyen légréteget nem tekintik zártnak, és nem veszik figyelembe a számítás során. Nem veszik figyelembe az összes olyan réteget, amely a nem zárt légréteg előtt helyezkedik el: a homlokzati csempét vagy kazettákat.

A zárt légrétegeket, például a hőszigetelő üvegezésben lévőket, figyelembe veszik.

A ház minden fala külső fal. A padlás nem fűtött, a tetőfedő anyagok hőellenállását nem veszik figyelembe a számítás során.

4. lépés – a ház teljes hőveszteségének számítása

Az elméleti rész után áttérhetünk a gyakorlatira.

Példaként számítsunk ki egy házat:

• a külső falak méretei: 9×10 m;
• magasság: 3 m;
• hőszigetelő üvegezésű ablak 1,5×1,5 m: 4 db;
• tölgyfa ajtó 2,1×0,9 m, vastagsága 50 mm;
• fenyőfa padlók 28 mm, 30 mm vastag extrudált polisztirolhab felett, gerendákra fektetve;
• mennyezet gipszkarton 9 mm, 150 mm vastag ásványgyapot felett;
• fal anyaga: 2 mészhomoktégla falazat, 50 mm vastag ásványgyapot szigetelés;
• a leghidegebb időszak –30 °C, a belső tervezési hőmérséklet 20 °C.

Végezzük el a szükséges felületek előkészítő számításait. A padlózónák számításánál feltételezzük a falak nulla mélységét. A padlódeszka gerendákra van fektetve.

• ablakok – 9 m²;
• ajtó – 1,9 m²;
• falak, az ablakok és az ajtó nélkül – 103,1 m²;
• mennyezet – 90 m²;
• a padlózónák területei: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Ezután a kézikönyvekből vagy az e fejezet végén található táblázatokból kiválasztjuk az egyes anyagokhoz szükséges hővezetési tényező értékeket. Javasoljuk, hogy ismerkedjen meg részletesebben a hővezetési tényezővel és annak a legnépszerűbb építőanyagokra vonatkozó értékeivel.

A fenyődeszkák esetében a hővezetési tényezőt a szálak mentén kell venni.

A teljes számítás meglehetősen egyszerű:

1. lépés: A teherhordó falszerkezeteken keresztül történő hőveszteség kiszámítása három műveletet foglal magában.

Kiszámítjuk a téglafal hőveszteségi tényezőjét: R_kir = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Ugyanez a fal szigetelésére: R_ut = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

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

Végeredményben a falak teljes hővesztesége: Q_st = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 W/h.

2. lépés: A hőenergia-veszteség számítása az ablakokon keresztül: Q_okn = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

3. lépés: A hőenergia-veszteség számítása a tölgyfa ajtón keresztül: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

4. lépés: A hőveszteség a felső födémen – a mennyezeten keresztül: Q_pot = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

5. lépés: Kiszámítjuk a padló R_ut értékét szintén több lépésben.

Először meghatározzuk a szigetelés hőveszteségi tényezőjét: R_ut = 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Ezután hozzáadjuk az R_ut értékét minden zónához:

• 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. lépés: Mivel a padló gerendákra van fektetve, szorozzuk meg 1,18-as tényezővel:

R1 = 3,64 m²×°C/W; R2 = 6,24 m²×°C/W;

R3 = 11,32 m²×°C/W; R4 = 17,92 m²×°C/W.

7. lépés: Számítsa ki a Q-t minden zónára:

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 = 6 W/h.

8. lépés: Most kiszámítható a Q a teljes padlóra: Q_padló = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/h.

9. lépés: Az elvégzett számításaink eredményeként megadható a teljes hőveszteség összege:

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

A számításba nem kerültek bele a csatornázással és szellőztetéssel kapcsolatos hőveszteségek. Hogy ne bonyolítsuk túl, egyszerűen adjunk hozzá 5%-ot a felsorolt szivárgásokhoz.

Természetesen szükség van tartalékra, minimum 10%.

Így a példaként bemutatott ház végső hőveszteségének értéke a következő lesz:

Q_össz = 6629 × 1,15 = 7623 W/h.

Q_össz a ház maximális hőveszteségét mutatja 50 °C külső és belső levegő hőmérsékletkülönbség esetén.

Ha az első egyszerűsített változat szerint számolunk a W_fajl segítségével:

W_fajl = 130 × 90 = 11700 W/h.

Világos, hogy a második számítási változat, bár lényegesen bonyolultabb, reálisabb értéket ad a szigetelt épületek számára. Az első változat általános hőveszteségértéket ad az alacsony hőszigetelésű vagy egyáltalán nem szigetelt épületek számára.

Az első esetben a kazánnak óránként teljes mértékben pótolnia kell a nyílásokon, födémeken, szigeteletlen falakon keresztül történő hőenergia-veszteségeket.

A második esetben csak egyszer kell fűteni a kényelmes hőmérséklet eléréséig. Ezután a kazánnak csak a hőveszteségeket kell pótolnia, amelyek értéke lényegesen alacsonyabb az első változaténál.

1. táblázat. Különböző építőanyagok hővezetési tényezője.

A táblázat a gyakori építőanyagok hővezetési tényezőit tartalmazza

2. táblázat. Cementhézag vastagsága különböző falazattípusoknál.

A falazat vastagságának számításánál a 10 mm-es hézagvastagságot veszik figyelembe. A cementhézagok miatt a falazat hővezetési tényezője valamivel magasabb, mint egy egyedi téglaé.

3. táblázat. Különböző típusú ásványgyapot lapok hővezetési tényezője.

A táblázat a hővezetési együttható értékeit tartalmazza különböző ásványgyapot lemezekhez. A homlokzatok szigetelésére merev lemezt használnak.

4. táblázat. Különböző szerkezetű ablakok hővesztesége.

Jelmagyarázat a táblázathoz: Ar – a hőszigetelő üvegezés inert gázzal van töltve, K – a külső üveg hővédő bevonattal rendelkezik, az üveg vastagsága 4 mm, a többi szám az üvegek közötti távolságot jelöli.

7,6 kWh – ez a jól szigetelt épület fűtéséhez szükséges számított maximális teljesítmény. Az elektromos kazánoknak azonban a működésükhöz is szükségük van némi energiára a saját táplálásukhoz.

Ahogy észrevette, egy rosszul szigetelt ház vagy lakás nagy villamosenergia-költséget igényel a fűtéshez. Ráadásul ez minden kazántípusra igaz. A padló, a mennyezet és a falak megfelelő szigetelése jelentősen csökkentheti a költségeket.

Weboldalunkon találhatók cikkek a szigetelési módszerekről és a hőszigetelő anyag kiválasztásának szabályairól. Javasoljuk, hogy ismerkedjen meg velük:

• Magánház külső szigetelése: népszerű technológiák + anyagáttekintés
• Padló szigetelése gerendákra: hőszigetelő anyagok + szigetelési sémák
• Tetőtéri tető szigetelése: részletes útmutató a hőszigetelés kialakításához alacsony épületű ház tetőterében
• Szigetelőanyagok típusai a ház falaihoz belülről: szigetelőanyagok és jellemzőik
• Mennyezeti szigetelés magánházban: használt anyagok típusai + hogyan válasszon helyesen
• Erkély szigetelése saját kezűleg: népszerű lehetőségek és technológiák az erkély belülről történő szigeteléséhez

5. lépés – az áramköltségek kiszámítása

Ha leegyszerűsítjük a fűtőkazán technikai lényegét, akkor nevezhetjük egyszerű elektromos energia hőenergiává alakítójának. Az átalakítás során ő is fogyaszt bizonyos mennyiségű energiát. Vagyis a kazán a teljes egységnyi elektromos energiát kapja, de a fűtésre csak annak 0,98 része jut.

A vizsgált elektromos fűtőkazán pontos villamosenergia-fogyasztásának meghatározásához a teljesítményét (az első esetben a névleges, a másodikban a számított teljesítményt) el kell osztani a gyártó által megadott hatásfok értékével.

Az ilyen berendezések átlagos hatásfoka 98%. Ennek eredményeként az energiafogyasztás mértéke például a számított változat esetében:

7,6 / 0,98 = 7,8 kWh.

Már csak meg kell szorozni az értéket a helyi tarifával. Ezután ki kell számolni az elektromos fűtés teljes költségét, és keresni a csökkentésének módjait.

Például vásároljon egy kéttarifás mérőt, amely lehetővé teszi a fizetés részben az alacsonyabb “éjszakai” tarifák szerint. Ehhez ki kell cserélni a régi villanyórát egy új modellre. A csere menetét és szabályait részletesen itt tárgyaljuk.

Egy másik mód a költségek csökkentésére a mérő cseréje után – hőtároló beépítése a fűtési körbe, hogy olcsó energiát tároljunk éjszaka, és nappal használjuk fel.

6. lépés – a fűtés szezonális költségeinek kiszámítása

Most, hogy elsajátította a jövőbeli hőveszteségek számításának módszerét, könnyen fel tudja mérni a fűtési költségeket a teljes fűtési időszak alatt.

Az SNiP 23-01-99 «Építési klimatológia» szerint a 13. és 14. oszlopban megtaláljuk Moszkva esetében az átlaghőmérséklet 10 °C alatti időszakának időtartamát.

Moszkvában ez az időszak 231 napig tart, és az átlaghőmérséklet -2,2 °C. A Q_össz kiszámításához ΔT=22,2 °C esetén nem szükséges a teljes számítást újra elvégezni.

Elég kiszámítani a Q_össz értéket 1 °C-ra:

Q_össz = 7623 / 50 = 152,46 Wh

Ennek megfelelően ΔT= 22,2 °C esetén:

Q_össz = 152,46 × 22,2 = 3385 Wh

A felhasznált elektromos energia meghatározásához szorozzuk meg a fűtési időszakkal:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440 Wh = 18766 kWh

A bemutatott számítás azért is érdekes, mert lehetővé teszi a ház teljes szerkezetének elemzését a szigetelés hatékonysága szempontjából.

Áttekintettük a számítások egyszerűsített változatát. Javasoljuk, hogy ismerkedjen meg az épület teljes hőtechnikai számításával is.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Hogyan kerüljük el a hőveszteségeket az alapozáson keresztül:

Hogyan számítsuk ki a hőveszteségeket online:

Az elektromos kazánok fő fűtőberendezésként való alkalmazása nagymértékben korlátozott az elektromos hálózatok lehetőségei és az elektromos energia ára miatt.

Kiegészítőként azonban, például egy szilárd tüzelésű kazán mellett, nagyon hatékonyak és hasznosak lehetnek. Jelentősen csökkenthetik a fűtési rendszer felmelegítéséhez szükséges időt, vagy akár fő kazánként is használhatók nem túl alacsony hőmérsékletek esetén.

Ön elektromos kazánt használ fűtésre? Mesélje el, milyen módszerrel számította ki az otthonához szükséges teljesítményt. Vagy esetleg csak vásárolni szeretne egy elektromos kazánt, és kérdései merültek fel? Tegye fel őket a cikkhez fűzött megjegyzésekben – megpróbálunk segíteni.