Как рассчитать сколько электроэнергии потребляет электрокотел отопления

Определить точный расход электрического котла невозможно, поскольку он зависит как от погодных условий, расположения и параметров дома, так и от условий эксплуатации, функциональности автоматики. Тем не менее, рассчитать примерный показатель и представить приблизительную суму к оплате за отопление частного дома электрокотлом довольно просто. При этом, далеко не все знают, что расход электроэнергии можно снизить на 10, 30, а иногда и на 50%, прибегнув к небольшим, быстроокупаемым затратам, которые подробно описаны в данной статье.

Читайте в статье

Рассчитываем сколько электроэнергии потребляет электрический котел в час, сутки и месяц

Практически все современные электрокотлы имеют КПД 99% и более. Это значит, что при максимальной нагрузке электрокотел мощностью 12 кВт будет потреблять 12,12 кВт электроэнергии. Электрокотел теплопроизводительностью 9 кВт – 9,091 кВт электроэнергии в час. Итого, максимально возможный расход котла мощностью 9 кВт:

1. В сутки – 24 (часа) * 9,091 (кВт) = 218,2 кВт. В стоимостном выражении при актуальном на первое полугодие 2020 года тарифе для Московской области – 218,2 (кВт) * 3,89 (руб. за 1 кВт.ч) = 848,8 руб/сутки.
2. В месяц электрокотел потребляет – 30 (дней) * 218,2 (кВт) = 6 546 кВт. В стоимостном выражении – 25 463,9 руб/мес.
3. За отопительный сезон (предположим, с 15 октября по 31 марта) – 136 (дней) * 218,2 (кВт) = 29 675,2 кВт. В стоимостном выражении – 115 436,5 руб/сезон.

Однако грамотно подобранный по мощности котлоагрегат никогда не работает при максимальной нагрузке 24/7. В среднем в течение отопительного сезона электрокотел потребляет около 40-70% от максимальной мощности, то есть работает лишь 9-16 часов в сутки. Так, на практике в среднестатистическом кирпичном доме 70-80 м 2 в климатической зоне Подмосковья тот же котел мощностью 9 кВт требует расхода в 11-15 тыс. рублей в месяц.

Как рассчитать необходимую мощность котла
Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Расход исходя из параметров дома

Более точно предположить возможную потребляемую мощность электрокотла можно зная параметры дома и его тепловые потери (также измеряется в кВт). Для поддержания комфортной температуры, отопительное оборудование должно восполнять теплопотери дома. Это значит, что теплопроизводительность котла = теплопотери дома, а поскольку КПД электрокотлов 99% и более, то, грубо, теплопроизводительность электрокотла также равна и расходу электроэнергии. То есть теплопотери дома примерно отражают расход электрокотла.

Существуют усредненные данные теплопотерь домов из различных материалов покрытий (в расчет берутся дома с высотой потолков 2,7 м, стандартной площадью остекления, находящиеся в климатической зоне Подмосковья). Разница температур принята за 26°C (22°C в доме и -4°C на улице), это усредненное значение за отопительный сезон в Московской области.

Теплопотери типичных жилых домов площадью 100 м 2
Тип покрытия и его толщина	Средние теплопотери, кВт (в час)	Пиковые теплопотери при -25°С, кВт (в час)
Каркас, утепленный минватой (150 мм)	3,4	6,3
Пеноблок D500 (400 мм)	3,7	6,9
Дом по СНиП Мос. обл.	4	7,5
Пенобетон D800 (400 мм)	5,5	10,2
Кирпич пустотный (600 мм)	6	11
Бревно (220 мм)	6,5	11,9
Брус (150 мм)	6,7	12,1
Каркас, утепленный минватой (50 мм)	9,1	17,3
Железобетон (600 мм)	14	25,5

Отзывы владельцев электрических котлов о показателях на практике

Согласно практике монтажа, отзывам владельцев и информации с форумов удалось получить немало примеров самых различных конструкций и показателей расхода, вот несколько наиболее показательных примеров:

• Дом 160 м2, в месяц наматывает под 18-20 тыс. руб, но это Сибирь. Стена: керамзитоблок + 5см пеноплекса + облицовка кирпичом.
• Дом приблизительно 165 м 2 , каркасник, утеплен псбс-15 толщиной 150 мм, кровля — псбс15 толщиной 240 мм. Живем в доме первый год, поэтому до чистовой отделки еще руки не дошли, плюс есть проблемные места такие, как входная железная дверь, которая промерзает и неутепленная лестничная площадка в цоколе 7 м 2 . Итого, за 141 день отопительного сезона истрачено 15 865 киловатт.
• Площадь 120 м 2 , пол — 150 мм эппс, потолок — 300 мм стекловаты, стена — 375 мм D300. Вентиляция — 6 шт проветривателей Blauberg A150 Pro + 150 мм приточная труба в помещении под котельную. За календарный год с 09.03.2018 по 09.03.2019 — 16 812 кВт. Считаем 16812/120/365/24 = 15,99 вт*ч/м 2 .
• Дом 50 м 2 , стандартная кладка в 2 кирпича и штукатурка без утепления, пластиковые окна с двойным стеклопакетом. В месяц выходит около 7-9 тыс. рублей в месяц зимой и 5-6 тыс. руб осенью/весной, при 0 градусов или плюсовой температуре.

Эффективность и критерии выбора энергосберегающих электрокотлов отопления

От чего зависит реальная потребляемая мощность

Наиболее существенно потребляемая мощность электрокотла отопления зависит от:

1. Условий эксплуатации. А именно от желаемого температурного режима (снижение температуры на 1°C подразумевает до 5% экономии), постоянства проживания в доме и регулирования показателей на время сна или отсутствия хозяев дома.
2. Технического состояния котла. А именно его ТЭНов (трубчатых электронагревателей). При использовании в качестве теплоносителя жесткой, неочищенной и постоянно сменяемой воды на ТЭНах образуется накипь, что снижает КПД с 99% до 90,80 и даже 70%. Чтобы нагреть теплоноситель до прежней температуры через слой накипи, электрокотлу требуется больше энергозатрат и времени.
3. Оснащения. Циркуляционный насос и продвинутая автоматика потребляют от 60 до 150 Вт. Однако это не столь существенные значения на фоне и так дорогостоящих эксплуатационных расходов.
4. Функциональности автоматики. Продвинутая современная автоматика имеет несколько режимов работы, более грамотно управляет включением и выключением ТЭНов, работой циркуляционного насос, плавно регулирует температуру, позволяет задать значения гистерезиса. Электрокотлы средней и выше ценовой категории часто оснащены возможностью программирования режима работы, что существенно влияет на расход.

Два лучших способа снизить потребление электрокотла

Программируемый комнатный термостат управляет работой котла ориентируясь на измерения температуры воздуха в помещении, в котором установлен, а не на температуру теплоносителя. Однако главной и наиболее важной в целях экономии задачей является режим программирования настроек работы на ближайшие сутки и неделю. Например, на рабочее время, когда хозяева отсутствуют дома, можно установить температуру 15°C. А на время сна – 18 или 19°C. Такие параметры не повлияют на комфорт, однако позволят существенно уменьшить итоговый расход электроэнергии.

Вторым незаменимым элементом при отоплении электрокотлом явяется электрический счетчик, дифферинцирующий потребление электроэнергии по двум, а лучше по трем временным зонам. Например, для Московской области действуют такие дифферинцированные по временным зонам тарифы:

• пиковая зона (с 7:00 до 10:00 и с 17:00 до 21:00) – 5.06 руб за 1 кВт.ч;
• полупиковая зона (с 10:00 до 17:00 и с 21:00 до 23:00)– 3.89 руб за 1 кВт.ч;
• ночная зона (с 23:00 до 7:00) – 1.68 руб за 1 кВт.ч.

На практике затраты на покупку, оформление и установку прибора учета, дифферинцирующего потребление, окупаются за несколько месяцев, поскольку снижают расходы в денежном выражении на 15-25%.

Расчет мощности электрического котла

Для обогрева жилых и офисных помещений используется оборудование с электрическим нагревателем воды. Для обеспечения баланса температуры и энергопотребления производится расчет электрокотла. При определении рабочих параметров учитывается не только площадь комнат, но и физические свойства материалов стен, пола и потолка помещения.

Что такое мощность электрокотла

Электрический котел представляет собой резервуар с теплообменником, через который прокачивается водопроводная вода или специальный теплоноситель, обладающий повышенными тепловыми характеристиками.

Котел подключается к бытовой сети переменного тока, нагревает он воду ТЭНами или электродами, изолированными от воды. В конструкции оборудования предусмотрен регулятор температуры.

Потребляемая мощность зависит от степени охлаждения теплоносителя при циркуляции по радиаторам отопления в здании. Часть энергии расходуется на тепловые потери в конструкции котла (нагрев стенок или защитных кожухов нагревательных элементов). На внешней части оборудования устанавливается информационная табличка, на которой указаны рабочие параметры изделия и потребляемая мощность.

Способы определения мощности электрокотла

Расчет рабочей мощности котла отопления выполняется для обеспечения сбалансированной системы отопления, способной поддерживать комфортную температуру в помещении при различных внешних условиях.

Оборудование должно обеспечивать равномерный прогрев комнат, изменение направления ветра не должно оказывать негативного воздействия на условия в помещениях. Перед выбором оборудования владельцу дома необходимо знать, как рассчитать мощность электрокотла с учетом особенностей помещения.

Для расчета применяются 2 основные методики:

• по площади дома или комнат, подключенных к контуру отопления и котлу;
• по объему помещений.

Вспомогательная методика определения мощности по контуру горячего водоснабжения предназначена для расчета дополнительной производительности. Полученный параметр суммируется с предварительно рассчитанным значением энергопотребления для отопления дома.

Затем проверяется способность электрической проводки, подведенной к зданию, выдержать максимальную нагрузку при работе нагревательных элементов котла.

Расчет котла по площади дома

Базовой методикой является определение мощности электрического котла отопления по площади помещений. Для определения значения используется базовое значение мощности, необходимой для обогрева комнаты площадью 10 м².

Коэффициент не зависит от климатической зоны, грубо считается, что для прогрева 10 м² необходимо затратить мощность 1 кВт. Коэффициент не учитывает теплопроводность материалов стен и высоту помещения, поэтому для уточнения расчета применяются дополнительные поправочные коэффициенты, определенные опытным путем.

Например, при высоте потолка более 2,7 м вводится дополнительный поправочный параметр, равный отношению фактической высоты к значению 2,7 м. Климатический коэффициент зависит от места расположения дома, значение находится в интервале от 0,7 для южных регионов до 2,0 — северных районов. Если нагревательный узел будет использоваться и для горячего водоснабжения, то к полученному показателю добавляется запас мощности 25-30%.

Существует другой способ подсчета, основанный на формуле S*K*100, где параметр S является площадью помещений, а K представляет собой коэффициент тепловых потерь, изменяющийся в зависимости от минимального порога температуры воздуха. За базовое значение взята цифра 0,7, используемая в местности с минимальной температурой -10°С. При понижении климатической нормы на каждые 5°С коэффициент увеличивается на 0,2.

Метод не применяется при расчете котла для помещений со следующими особенностями конструкции:

1. Наличие пластиковых или деревянных окон с дублированным стеклопакетом.
2. Использование дополнительного теплоизоляционного слоя толщиной от 150 мм, расположенного внутри или снаружи кирпичной стены (толщиной 2 размера кирпича).
3. Сохранение неотапливаемого чердачного помещения и отсутствие теплоизоляционного материала на отделке крыши.
4. Увеличение высоты жилых комнат до 2,7 м и более.

Расчет мощности котла по объему

Расчет мощности электрического котла отопления по объему жилых помещений базируется на коэффициенте тепловых потерь, который составляет:

1. От 0,6 до 0,9 — для строений из кирпича с улучшенной теплоизоляцией. В доме применяются пластиковые 2-камерные окна, может использоваться крыша из теплоизолирующего материала.
2. От 1 до 1,9 — для зданий, построенных из кирпича (двойная кладка), со стандартной кровлей и деревянными окнами.
3. От 2 до 2,9 — для помещений с ухудшенной теплоизоляцией (например, со стенами толщиной в 1 кирпич).
4. От 3 до 4 — для зданий, построенных из древесины или выполненных из гофрированного металлического листа со слоем теплоизолирующего материала.

При расчете используется формула вида V*K*T/860, где учитывается объем дома V, поправочный коэффициент K и разница температуру внутри дома и снаружи помещения. Для расчета берется минимальная температура воздуха, характерная для местоположения дома.

Полученное значение является избыточным, но в случае длительных морозов удастся поддерживать температуру в доме в заданных параметрах. Приведенная методика расчета мощности электрокотла для отопления дома не учитывает подачи дополнительной теплой жидкости для мытья посуды или душевой кабины.

Для жилых помещений в панельных или кирпичных домах расчет ведется по нормативам СНиП. Правила закладывают необходимую мощность для нагрева 1 м³ воздуха в пределах 41 и 34 Вт (для дома из панелей и силикатного кирпича, соответственно).

Затем владелец помещения проводит замеры высоты и площади, к полученному значению добавляется страховой запас 10% (на случай понижения температуры воздуха в зимнее время). При установке энергосберегающих окон допускается устанавливать котел с мощностью менее расчетной.

Для угловых помещений учитывается количество стен, контактирующих с улицей. Если на внешнюю сторону дома выходит только 1 стена, то требуется применять коэффициент 1,1. Каждая дополнительная стена увеличивает значение корректирующего параметра на 0,1. Для снижения тепловых потерь рекомендуется проанализировать помещение специальным прибором, а затем смонтировать слой изолятора.

Расчет для ГВС

Расчет электрокотла для отопления частного дома, одновременно используемого для горячего водоснабжения, учитывает следующие факторы:

1. Количество и температура теплой воды, необходимой для обеспечения жизнедеятельности проживающих в помещении людей.
2. На основании первого параметра определяется объем горячей воды +90°C, которая затем разбавляется потоком холодной жидкости для получения теплой.
3. На основании полученного значения осуществляется расчет электрического котла. При определении параметров не учитывается понижение температуры водопроводной воды в зимнее время.

Например, жилой дом ежесуточно потребляет 200 л теплой воды (Vг) прогретой до +40°С (Tг). Предполагается получение необходимой температуры путем смешивания горячей и холодной воды. Владелец планирует приобрести котел, прогревающий жидкость до +95°С (Tк), в линии холодного водоснабжения подается вода с температурой +10°С (Tх).

Объем горячей воды определяется по формуле Vг*(Tг-Tх)/(Tк-Tх)=200*(40-10)/(95-10). Расчет показывает, что для обеспечения подачи горячей воды в сутки требуется прогреть 71 л жидкости до температуры +95°С.

Дальнейший расчет ведется на основании коэффициента удельной теплоемкости воды (4,218 кДж на каждый кг при прогреве на 1°C), веса жидкости и разницы температур. Полученное значение затем переводится по таблицам в киловатты, рекомендуется округлять параметр в сторону увеличения.

Для описанной выше ситуации требуется дополнительная мощность около 5 кВт. Полученное значение подразумевает прогрев воды за 1 час, если жидкость используется равномерно в течение дня, то допускается снизить дополнительные энергозатраты в 2 раза.