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.

Как определить расход электроэнергии на отопление дома

Для обеспечения частного дома обогревом необходима система отопления, основным элементом которой является генератор тепла — отопительный котел. Он может функционировать на электричестве, твердом топливе, газе и т.д. (прочитайте: «Котел на твердом топливе и электричестве: особенности устройства»). В зависимости от места расположения дома по отношении к источникам энергии, площади дома, режима пребывания в нем на протяжении года, стоимости материалов и монтажных работ выбирают соответствующее оборудование.

Немаловажное значение при этом имеет теплотехнический расчет, позволяющий узнать необходимую мощность отопительного котла, а соответственно вид топлива, на котором он будет работать. Владельцы домов площадью до 300 «квадратов» нередко отдают предпочтение установке электрических котлов отопления, поскольку их КПД достигает 100%. Это означает, что расходуемая электроэнергия полностью преобразуется в тепло.

Компактный современный электронагревательный прибор, такой как на фото, можно устанавливать в домах, где имеется подключении к сети напряжением 220 В (380 В). При этом многих потребителей волнует, выгодно ли электрическое отопление, поскольку стоимость электроэнергии немаленькая. Функционировать электрокотел может как в качестве самостоятельного источника тепловой энергии, так и дополнительного в уже действующей отопительной системе.

Факторы, влияющие на расход электроэнергии

Чтобы правильно произвести расчет отопления электричеством и соответственно узнать, котел какой модели желательно приобрести в конкретном случае, нужно учитывать ряд моментов:

• объем помещения, которое необходимо обогреть;
• тип необходимого прибора (одно- или двухконтурный);
• напряжение питания;
• величина тока;
• сечение питающего кабеля;
• мощность агрегата для отопления в частном доме электричеством;
• емкость бака;
• количество теплоносителя, на которое рассчитан отопительный контур;
• время работы оборудования в отопительный период;
• стоимость одного кВт/час;
• суточная продолжительность работы по максимальной нагрузке.

В зависимости от мощности однофазного котла (4, 6, 10, 12 кВт) ориентировочное сечение кабеля должно соответственно составлять — 4, 6, 10, 16 мм². Для трехфазных нагревательных приборов мощностью 12, 16, 22, 27, 30 кВт, выбирают кабель площадью сечения 2,5, 4, 6, 10, 16 мм².

Несмотря на то, что к обычным котлам специальные требования не предъявляются, при установке агрегата, имеющего мощность более 10 кВт, это надо согласовать с Энергонадзором и электрораспределяющими предприятиями. Дело в том, что при большой мощности необходимо подсоединить 3-х фазную линию и получить разрешение производить оплату за электроэнергию по бытовому тарифу.

Когда нужно предварительно узнать расходы на отопление дома электричеством для расчета берут усредненные величины, поскольку по факту нужно делать поправку на температуру воздуха за окном, толщину материала для стен, степень теплоизоляции и т.д. (прочитайте также: «Электрический котел: расход электроэнергии — экономичные расчеты»).

Простой расчет планируемых расходов

Выяснить расход электроэнергии на отопление дома несложно, если в процессе расчетов пользоваться общепринятой информацией:

• для обогрева единицы объема отапливаемых помещений требуется затратить 4-8 Вт/ч электроэнергии. Более точная цифра получается, если произвести подсчет теплопотерь всего здания и удельной ее величины в течение отопительного сезона. Вычисления производят с применением поправочного коэффициента, в котором учитывают дополнительные потери при прохождении теплоносителя через стены дома и через неотапливаемые помещения;
• продолжительность отопительного сезона равна 7 месяцев (прочитайте: «Продолжительность отопительного периода — правила и нормы»);
• для определения средней мощности принято пользоваться следующим правилом – при высоте комнаты до 3-х метров с изолированными конструкциями для отопления 10 «квадратов» достаточно 1 кВт. Например, чтобы обогреть дом площадью 160 «квадратов» электрокотел должен обладать мощностью 16 кВт. Если нагревательный прибор не будет иметь достаточную мощность, комфортный микроклимат в доме не удастся создать, а при ее избытке перерасхода энергии не избежать;
• чтобы узнать ежемесячный расход электроэнергии на отопление дома нужно мощность котла умножить на время его работы (в часах) в непрерывном режиме;
• полученную величину делят пополам, поскольку на протяжении 7 месяцев (отопительный период) нагревательный прибор не будет функционировать в условиях предельной тепловой нагрузки (прочитайте: «Расчет тепловых нагрузок на отопление, методика и формула расчета»). Полученный результат является усредненным расходом энергии за месяц;
• итог умножают на 7 (месяцев) и узнают расход электричества на отопление дома на протяжении года;
• зная стоимость единицы мощности, определяют денежные затраты на обогрев здания.

Расчет мощности по формуле

Теплотехнический расчет в упрощенном варианте выполняют согласно формуле:
W = SxW уд /10 м. кв., в которой искомая величина – это произведение удельной мощности, необходимой для отопления 10 «квадратов» и обогреваемой площади.

Отопление частного дома, подробное видео:

Экономия электроэнергии на стадии расчетов

Несмотря на то, что электроэнергия имеет высокую стоимость, отопление при помощи электрического котла считается наиболее эффективным и экономичным. Сэкономить расход электричества на отопление дома позволяет наладка работы прибора в зависимости от изменения температуры воздуха на улице и назначения того или иного помещения.

Результат расчета потребления электроэнергии и суммы затрат зависит от вида учета и применение комбинированного варианта отопления. Можно к электрокотлу добавить другие устройства для выработки тепла при помощи других видов топлива. Эта мера существенно понизит расход электроэнергии.

Общеизвестен тот факт, что распределение нагрузок между потребителями электричества на протяжении 24 часов отличается неравномерностью. По этой причине для того, чтобы без проблем поддерживать необходимый температурный режим, желательно, чтобы котлоагрегат в основном работал в ночное время (с 23:00 до 06:00). Именно в этот временной период фиксируют минимальное потребление электроэнергии, на оплату которой действуют пониженные расценки. Применение многотарифного учета позволяет абонентам экономить примерно треть финансовых расходов. Кстати: как показала практика, пиковые нагрузки приходятся на утро с 08:00 до 11:00 часов и на вечер – с 20:00 до 22:00 часов.

Существует способ, как можно достичь максимальной эффективности отопительной системы. Для этого следует установить циркуляционное нагнетательное устройство. Насос подключают в обратную сеть, чтобы сократить до минимума время, на протяжении которого стенки котла контактируют с горячим теплоносителем. В результате нагревательный прибор имеет более длительный период эксплуатации.