Как посчитать расход электрического котла отопления – инверторного, индукционного, электродного

2017-05-31 Евгений Фоменко

Отопление электрическим котлом

Работа любого отопительного устройства заключается в едином принципе -подогреве теплоносителя до установленной пользователем температуры и транспортировки его в отопительную систему, где оно циркулирует по радиатору, отдавая тепло в помещение.

Однако существуют различные виды этих самых электрических котлов:

Инвертный (индукционный). Нагрев жидкости происходит за счет электромагнитной индукции, благодаря переменному магнитному полю образовывается магнитный ток.

Для преобразования токов обычный ток из электрической магистрали (или аккумулятора), благодаря инвертору преобразовывается в переменный ток.

ТЭНовый. Нагрев теплоносителя осуществляется электрическим ТЭНом (трубчатый электроводонагреватель). Расход электричества не имеет зависимости от температуры жидкости.

По истечению времени КПД данного устройства снижается на 10-15 %. Данное устройство не является долговечным, это обусловлено прежде всего низким качеством воды.

Ионный (электродный). Нагрев воды происходит за счет выделяемого тепла, когда протекает ток от электрода к электроду, другими словами, подогрев жидкости происходит благодаря омическому нагреву.

В данном устройстве, когда происходит нагрев жидкости, снижается его сопротивление, однако, возрастает электропроводность. Это устройство увеличивает мощность постепенно, расход электричества зависит от заданной температуры и от объема теплоносителя в отопительном контуре.

Для решения проблемы тепла в доме необходимо учесть следующие факторы:

• Стоимость самого отопительного котла, и затраты связанные с его установкой.
• Его габариты.
• Коэффициент полезного действия.
• Дополнительные функции, помогающие экономить ресурсы.

Рассчитываем расход электрического котла

Одним из решающих вопросов в выборе данного устройства, это во сколько обойдется отопление дома электрическим котлом. Ведь можно сэкономить на стоимости самого аппарата, а затем оплачивать огромные счета. Дабы этого не произошло, рассмотрим следующую таблицу.

Разница потребления Ионного и ТЭНового котлов.

Пример приведем для инверторного котла и индукционного, площадь помещения для отопления — дом на 240 м2, со стандартной высотой потолка 3 м, где стоят хорошие пластиковые окна, двери с хорошей теплоизоляцией, сам дом утеплен.

А далее, приведем более конкретный пример с цифрами, как посчитать расход электрического котла при условии, что у вас вся система подключена, батареи установлены, в общем, все готово к эксплуатации. И попробуем разобраться выгоден ли ТЭНовый электрический котел, либо индукционный.

• Самая низкая температура на улице -34 С.
• Усредненная температура в период отопления 5,6 С.
• Заданная температура в помещении 25 С.
• Продолжительность периода отопления 222 дня порядка 7 месяцев, данные из СНиПа.
• Тариф электроэнергии 2,70 рублей за кВт
• Потребляемая мощность ТЭНового 24 кВт.
  Тэновый котел
• Потребляемая мощность индукционного 20 кВт.

Продолжительность работы 10 часов, за день нагрел до заданной температуры и отключился. Для начала будем рассчитывать инвертный, также учтем и тот факт, что со временем его КПД значительно снижается.

Первый год отопления будет наиболее эффективный и наименее затратный. 24 (мощность)*10 (время работы)*30 ( дней в месяц)*7,2 (стоимость электроэнергии) = 19 450 рублей в месяц или 136 тыс. рублей за 222 дня.

На 2-ой год увеличится расход энергии в среднем на 15%, продолжительность нагрева возрастет на полтора часа и, исходя из этих данных, получается сумма за месяц 22 400 рублей, а за сезон отопления 156 500 рублей придется платить за электричество.

3-й эксплуатационный год ТЭН “изнашивается” еще сильнее и потери будут составлять до 18%, а время работы возрастет по отношению к первому году на три часа. Потреблять энергию будет 24 кВт, а отдавать как 16 кВт. Однако, при правильном уходе, своевременной чистке и проведению необходимых эксплуатационных мероприятий эти показатели могут возрастать с меньшей интенсивностью.

Далее рассмотрим пример в цифрах с индукционным двухконтурным котлом. Все данные такие же как и в первом случае. 20 (мощность)*240 (площадь помещения)*30 (календарный месяц)*2,7 (тариф)*10 (продолжительность работы)=16200 руб. в месяц, а за весь сезон 113402 рубля.

Несомненным преимуществом является тот факт, что сумма будет неизменна и в последующие годы при условии , что не изменится установленный тариф, и расход электроэнергии остается постоянным, в отличии от первого примера. Коэффициент полезного действия по истечению срока службы не уменьшается, поскольку нет образования накипи.

Если вы до этого были в сомнениях, то из расчетов становится очевидным,что этот котел является более выгодным.

Ну, и для сравнения приведем пример, сколько потребляет электричества газовый котел. Для работы насоса ему необходимо 60Вт, при розжиге потребляется порядка 120 Вт, при наличии закрытой камеры сгорания для работы вентилятора еще плюс 30 Вт. Итого, сложив все потребности конкретного агрегата, у вас получится общая сумма потребления энергии газовым оборудованиям.

Расчет других показателей при выборе котла

Основным элементом индивидуального отопления является котел, а какой он должен быть у вас, газовый или эл. котел, зависит от ряда факторов. Таких, как отдаленность от источника энергии (будь то газ, либо электричество), время проживания по временам года (дача, жилой дом). Немаловажным является и цена, которую вы готовы заплатить за сам аппарат и его монтаж.

Но самым значимым при выборе всегда остается теплотехнический расчет, потому что опираясь на него владельцы дома отдают предпочтение тому или иному устройству с требуемой мощностью. Электрический котел однофазный электродный устанавливают, как правило, собственники домов с площадью не более 300 м2.

Примерная схема отопления дома электричеством

Достаточно иметь доступ к розетке в 220 В и небольшое по размеру место для монтажа, он может служить как основной источник получения тепла, так и работать в межотопительный период для подогрева. Но для начала не лишним будет более детально углубиться в строение аппарата, это поможет вернее рассчитать нужную модель.

Также обратите внимание на следующие показатели:

• Назначение котла, отопление или еще и горячая вода для бытовых нужд.
• Объем накопительного бака.
• Объем теплоносителя для отопительного контура.
• Площадь отапливаемого помещения.
• На какую величину тока рассчитана сеть.
• Мощность устройства.

Эффективные способы экономии электроэнергии

Самым эффективным способом экономии денежных средств — это установление многотарифного счетчика, однако, необходимо иметь в виду, что данный метод несет в себе уже немалые расходы на его приобретение и установку.

Многотарифный счетчик (справа)

Также с этой задачей очень хорошо справляются ограничители мощности. Ведь в течении суток мы нагружаем сеть скачками. Наиболее логичным будет обогревать дом в ночное время с 22:00 до 6 часов. Для эффективной работы отопления, используйте циркуляционный насос, он устанавливается в обратной сети.

Сколько электроэнергии потребляет электрический котел в месяц: способы расчета и экономии

Данные о том, сколько потребляет электрокотел, помогут владельцу частного дома сопоставить затраты на отопление с возможностями семейного бюджета. Они могут оказаться непомерно высокими, и тогда потребуются меры по снижению расхода энергоносителя. Существует несколько способов сделать это.

От чего зависит потребляемая мощность электроэнергии электрокотла

На эту величину влияет несколько факторов:

1. Теплопотери дома.
2. Принцип действия отопителя.
3. Его функциональность.
4. Комплектация системы обогрева.
5. Качество монтажа соединений.

Главным является первый пункт.

Те, в свою очередь, зависят от следующих факторов:

• термического сопротивления ограждающих конструкций;
• их площади, т.е. размеров дома;
• разности температур внутри и снаружи;
• освещенности солнцем;
• продуваемости.

По принципу действия котлы делятся на два типа:

• резистивные — ТЭНовые, электродные, индукционные;
• тепловые насосы.

Первые осуществляют нагрев за счет сопротивления токопроводящего элемента. КПД у этих видов близок к 100%, т.е. они преобразуют электричество в тепло в соотношении 1:1.

Вторая категория работает иначе. Насос использует электроэнергию для «выкачки» тепла из низкопотенциального источника — грунта на глубине в 2 м и более, где температура зимой не опускается ниже +7 ˚С…+10 ˚С. Соотношение здесь намного выгоднее. За каждый кВт тока, который будет расходовать котел, он выдаст в 3-5 раз больше тепла.

В нашей стране такие системы пока применяются редко. Причина кроется в их дороговизне. Больших вложений требует не только покупка котла, но и устройство обширного наружного теплообменника. Тот представляет собой контур из труб, врытый в землю на большом участке либо помещенный в глубокую скважину.

По функциональности котлы делятся на виды:

• предназначенные для генерации тепла только в системе отопления;
• работающие еще и как проточные водонагреватели.

При использовании второго типа счетчик будет наматывать в 1,5 раза больше.

В пункте о комплектации речь идет о других электропотребителях помимо нагревательных элементов. Есть модели, оснащенные циркуляционным насосом и блоком автоматики. В сумме эти устройства потребляют 60-150 Вт. В сравнении с мощностью нагревателей, исчисляющейся киловаттами, такое количество выглядит мизерным, им можно пренебречь.

От качества монтажа зависит сопротивление в местах соединений проводов. Если оно будет невысоким, например, опрессовочная гильза плохо обжата либо применили запрещенную ПУЭ скрутку, контакт будет греться, забирая на себя часть потребляемой мощности. Наличие таких мест выявляют специальной проверкой. Она состоит в замере сопротивления петли «фаза-ноль».

Как правильно рассчитать

Наиболее точный способ — вычислить теплопотери дома при среднезимней температуре на улице и затем умножить эту величину на продолжительность отопительного сезона. При этом каждая ограждающая конструкция (стены, пол, чердачное перекрытие) рассматривается отдельно, учитываются ее площадь и материал. Теплотехнический расчет отличается сложностью. Лучше поручить его опытному инженеру из проектной организации.

Если все-таки есть желание произвести вычисления своими силами, следует изучить методику в СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Температуры и коэффициенты приведены в «Строительной климатологии».

Оценить расход электричества приближенно помогут приведенные ниже упрощенные способы.

По мощности

Метод применяется, если достоверно известно, что котел подобран правильно.

Действуют по следующей схеме:

1. Вычисляют среднюю мощность энергопотребления за сезон. Считается, что она составляет 50% номинальной.
2. Определяют расход электричества за сутки.
3. Умножают результат на количество дней в отопительном периоде.

Для наглядности необходимо рассмотреть метод на примере. Условия следующие:

• в доме установлен теплогенератор на 12 киловатт;
• продолжительность холодного периода составляет 180 дней.

1. Усредненная мощность: 12 × 0,5 = 6 кВт.
2. Суточное потребление энергоресурса: 6 × 24 = 144 кВт*ч.
3. То же за сезон: 144 × 180 = 25 920 (кВт*ч).

При стоимости 3,89 руб./кВт*ч (тариф для домов с электрическими плитами и отоплением в Московской области на 2020 г.) общие затраты составят: 25 920 × 3,89 = 100 821 руб.

По характеристикам жилья

В ряде случаев котел подбирается с большим запасом производительности, например:

• используется двухконтурная модель;
• для региона характерны редкие экстремальные похолодания с резкими падениями температуры;
• ожидается достройка дома и, как следствие, расширение системы отопления.

В таких условиях рассчитать по номинальной мощности количество энергии, расходуемое на обогрев, не представляется возможным. Отталкиваются от теплопотерь в самую холодную пятидневку.

Их определяют по упрощенной формуле: Q = (V * dt * K)/860, где:

• Q — теплопотери, кВт;
• V — суммарный объем отапливаемых помещений, куб. м;
• Dt — разность температур внутри и снаружи, ˚С;
• K — коэффициент, учитывающий конструктивные особенности здания.

Два последних параметра определяют с помощью нормативных документов. Так, для расчета dt нужны внутренняя и минимальная наружная температуры (средняя за самую холодную пятидневку).

Первую диктуют санитарные нормы:

1. Для наименьшей зимней температуры выше -31˚С. В угловой или торцевой комнате — +20 ˚С, в центральной — +18 ˚С.
2. Ниже -31˚С. Соответственно, +22 ˚С и +20 ˚С.

Минимальный показатель термометра в самую холодную пятидневку для региона определяют по таблице в СНиП «Строительная климатология».

• Хабаровск: -29 ˚С;
• Сургут: -43 ˚С;
• Смоленск: -25 ˚С;
• Санкт-Петербург: -24 ˚С;
• Саратов: -25 ˚С;
• Петрозаводск: -28 ˚С;
• Пермь, Орел: -25 ˚С;
• Новосибирск, Омск: -37 ˚С;
• Москва: -25 ˚С;
• Мурманск: -30 ˚С;
• Астрахань: -21 ˚С.

Значение коэффициента К принимают в зависимости от типа строения (в скобках указано число камер в стеклопакете):

• оклеенное минеральной ватой или пенопластом (3): 06-09;
• без утепления, стены по 500 мм (2): 1-1,9;
• толщина ограждающих конструкций — 250 мм (1): 2-2,9.

Величина Q — это утечки в самые сильные холода. Для вычисления энергозатрат потребуется их среднее значение. Его принимают равным:

• в декабре, январе и феврале — 50% от максимального;
• в ноябре и марте — 30%;
• в октябре и апреле — 15%.

Приведем пример расчета.

Имеется здание со следующими параметрами:

• размеры в плане — 6 х 9 м;
• число этажей — 2;
• высота потолка — 2,7 м;
• тип — утепленное, с трехкамерными стеклопакетами;
• местоположение — Подмосковье (температура самой холодной пятидневки -25 ˚С);
• внутренняя t +22 ˚С.

Суммарный объем отапливаемых помещений: V = 2 * 6 * 9 * 2,7 = 291,6 куб. м.

Dt = 22 — (-25) = 47 ˚C.

Значение К — среднее из диапазона: 0,75.

Теплопотери: Q = (291.6 * 47 * 0,75) / 860 = 12 кВт.

1. В декабре, январе и феврале: 12 × 0,5 = 6 кВт. Суммарное энергопотребление за 90 дней: 6 × 24 × 90 = 12 960 кВт*ч.
2. В ноябре и марте: 12 × 0,3 = 3,6 (кВт). Всего 3,6 × 24 × 61 = 5 270 киловатт-часов.
3. В октябре и апреле: 12 × 0,15 = 1,8 кВт. Итого 1,8 × 24 × 61 = 2635 (кВт*ч).

Общее количество за отопительный сезон: 12 960 + 5 270 + 2 635 = 20 865.

Платить придется 20 865 × 3,89 = 81 165 руб.

О том, сколько на практике потребляет электрический котел отопления в месяц, можно судить по сведениям от домовладельцев. Ниже приводится несколько примеров:

1. Строение из керамзитоблока с утеплением (5 см пеноплекса) и облицовкой кирпичом в Сибири. Площадь — 160 кв. м. Средние затраты за январь — 18-20 тыс. руб.
2. Каркасник, 165 кв. м, юг России. В среднем за 30 дней выплачивается 13 тыс. руб.
3. Здание из газобетона, 120 кв. м, хорошо утепленное. Средняя полоса. За ноябрь — апрель платили по 14 тыс. руб.

По приведенным данным можно определить наиболее экономичный тип домов. Это строения, возведенные по каркасной технологии.

Способы экономии электроэнергии

Снизить затраты помогут такие меры:

1. Утепление дома.
2. Уменьшение температуры в нем. Энергозатраты падают по 5% на каждый градус.
3. Применение погодозависимой автоматики.
4. Программирование котла.
5. Эксплуатация прибора только ночью по льготному тарифу.
6. Устройство теплого пола.

Некоторые пункты нужно разъяснить.

Главный элемент погодозависимой автоматики — термодатчик на улице. От него данные о потеплении поступают на контроллер и тот успевает вовремя уменьшить теплопроизводительность котла. В результате предотвращается перегрев помещения, электрическая энергия используется рационально.

Если подключение погодозависимой автоматики не предусмотрено, необходимо установить выносной термостат. Он обеспечивает поддержание заданной пользователем температуры в комнатах.

Простая автоматика учитывает только нагрев теплоносителя. При повышении наружной температуры наблюдается перерасход тока.

Функция программирования позволяет задать режим работы в разное время суток.

• с 9-00 до 17-00, когда хозяева на работе, поддерживается температура +15 ˚С;
• ночью — +18 ˚С;
• в остальное время — +22 ˚С.

К котлу без данной функции можно подключить программируемый выносной термостат.

Для получения льготной ночной ставки делают следующее:

1. Переходят на дифференцированную форму учета энергопотребления (нужен специальный прибор).
2. Врезают в систему отопления теплоаккумулятор.
3. Устанавливают котел с мощностью вдвое больше расчетной.

Контур разделяется на две независимые части. Котел греет воду только в теплоаккумуляторе, доводя ее температуру до +98 ˚С. Работает он ночью, когда цена за киловатт-час падает с 389 до 1,86 руб.

С противоположной стороны к теплоаккумулятору через смесительный узел подсоединена система труб и радиаторов с собственным циркуляционным насосом. Когда температура рабочей среды в ней снижается до установленного пользователем минимума, 3-ходовой клапан открывается, в контур поступает кипяток.

В этом варианте счетчик будет «мотать» так же, но киловатт-часы обойдутся дешевле: по 1,86 вместо 3,89 руб. Затраты снизятся более чем на 50%.

Объем накопителя необходимо рассчитать в соответствии с теплопотерями. Он представляет собой большую емкость, оклеенную минеральной ватой. Нельзя использовать пенопласт или другой полимерный теплоизолятор: при контакте с горячими поверхностями эти материалы выделяют вредные газы.

Экономичность системы «теплый пол» обусловлена двумя обстоятельствами:

• она работает в низкотемпературном режиме (+35… +38 ˚С);
• нагретый воздух не соприкасается с наружными стенами.

Первый пункт становится понятным, если вспомнить методику расчета мощности котла. Теплопотери находятся в прямой зависимости от разности температур. Они тем ниже, чем меньше нагревается воздух системой отопления.

Вывод

Количество электроэнергии, которое котел расходует за отопительный сезон, в первую очередь зависит от теплопотерь дома. Необходимо утеплить его, чтобы обогрев обошелся дешевле. Есть и другие способы снижения расходов. Самый эффективный состоит в реализации дорогостоящего проекта по установке теплового насоса.