Максимальный нагрев объема воды электрокотлом от мощности. Как рассчитать котёл электрический? Сколько он может потреблять электроэнергии

Использование электричества в качестве источника энергии для отопления загородного дома привлекательно по многим причинам: легкодоступность, распространенность, экологичность. Вместе с тем самым главным препятствием использования электрических котлов остаются довольно высокие тарифы. По этой причине целесообразность применения зависит в первую очередь от того, сколько потребляет электроэнергии электрический котел.

Можно выделить две основные методики расчета необходимой мощности электрического котла. Первая основана на отапливаемой площади, вторая на расчете теплопотерь через ограждающие конструкции.

Расчет по первому варианту очень грубый, основан на единственном показателе — удельной мощности. Удельная мощность приведена в справочниках и зависит от региона.

Галерея изображений

Расчет по второму варианту сложнее, но учитывает множество индивидуальных показателей конкретного здания. Полный теплотехнический расчет здания — задача достаточно сложная и кропотливая. Далее будет рассмотрен упрощенный расчет, тем не менее обладающий необходимой точностью.

Независимо от методики расчета, количество и качество собранных исходных данных напрямую влияют на правильную оценку требуемой мощности электрокотла.

При заниженной мощности оборудование будет постоянно работать с максимальной нагрузкой, не обеспечивая нужного комфорта проживания. При завышенной мощности – неоправданно большое потребление электроэнергии высокая стоимость отопительного оборудования.

В отличие от других видов топлива, электроэнергия — это экологически безопасный, довольно чистый и простой вариант, но привязанный к наличию бесперебойно действующей электросети в регионе

Сбор исходных данных для расчета

Для проведения расчетов понадобятся следующие сведения о здании:

S – площадь отапливаемого помещения.

W уд – удельная мощность. Этот показатель показывает сколько необходимо тепловой энергии на 1 м 2 в 1 час. Зависит от местных природных условий, можно принять следующие значения:

• для центральной части России: 120 – 150 Вт/м 2 ;
• для южных регионов: 70-90 Вт/м 2 ;
• для северных регионов: 150-200 Вт/м 2 .

W уд – величина теоретическая применяется в основном для очень грубых расчетов, потому что не отражает реальных теплопотерь здания. Не учитывает площадь остекления, количество дверей, материал наружных стен, высоту потолков.

Точный теплотехнический расчет производится при помощи специализированных программ с учетом множества факторов. Для наших целей такой расчет не нужен, вполне можно обойтись обсчетом теплопотерь наружных ограждающих конструкций.

Величины, которые нужно задействовать в расчетах:

R – сопротивление теплопередачи или коэффициент теплосопротивления. Это отношение разности температур по краям ограждающей конструкции к тепловому потоку, проходящему через эту конструкцию. Имеет размерность м 2 × ⁰С/Вт.

На самом деле все просто – R выражает способность материала задерживать тепло.

Q – величина, показывающая количество теплового потока проходящего через 1 м 2 поверхности при разности температуры в 1⁰С за 1час. То есть показывает сколько теряет тепловой энергии 1 м 2 ограждающей конструкции в час при перепаде температуры в 1 градус. Имеет размерность Вт/м 2 × ч. Для приведенных здесь расчетов разницы между кельвинами и градусами по Цельсию нет, поскольку важна не абсолютная температура, а только разница.

Q общ – количество теплового потока проходящее через площадь S ограждающей конструкции в час. Имеет размерность Вт/ч.

P – мощность отопительного котла. Вычисляется как требуемая максимальная величина мощности отопительного оборудования при максимальной разнице температуры наружного и внутреннего воздуха. Другими словами достаточная мощность котла для обогрева здания в самый холодный сезон. Имеет размерность Вт/ч.

КПД – коэффициент полезного действия отопительного котла, безразмерная величина показывающая отношение полученной энергии к затраченной энергии. В документации на оборудование обычно приводится в процентах от 100 например 99%. В расчетах применяется величина от 1 т.е. 0,99.

∆T – показывает разность температуры с двух сторон ограждающей конструкции. Чтобы было понятнее, как правильно вычисляется разница посмотрите пример. Если снаружи: -30С, а внутри +22С⁰, то

∆T = 22-(-30)=52С⁰

Или тоже, но в кельвинах:

∆T = 293 – 243 = 52К

То есть разница всегда будет одинаковой для градусов и кельвинов, поэтому для расчетов справочные данные в кельвинах могут применяться без поправок.

d – толщина ограждающей конструкции в метрах.

k – коэффициент теплопроводности материала ограждающей конструкции, который берется из справочников или СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» (СНиП — строительные нормы и правила). Имеет размерность Вт/м×K или Вт/м×⁰С.

Следующий список формул показывает взаимосвязь величин:

• R = d / k
• R= ∆T/Q
• Q = ∆T/R
• Q общ = Q × S
• P = Q общ / КПД

Для многослойных конструкций сопротивление теплопередаче R вычисляется для каждой конструкции отдельно и затем суммируется.

Иногда расчет многослойных конструкций может быть слишком громоздким, например при расчете теплопотерь оконного стеклопакета.

Что необходимо учесть при расчете сопротивления теплопередачи для окон:

• толщину стекла;
• количество стекол и воздушных зазоров между ними;
• вид газа между стеклами: инертный или воздух;
• наличие теплоизоляционного покрытия оконного стекла.

Однако можно найти готовые значения для всей конструкции либо у производителя, либо в справочнике, в конце этой статьи приведена таблица для стеклопакетов распространенной конструкции.

Расчет теплопотерь пола цокольного этажа

Отдельно необходимо остановится на расчете теплопотерь через пол здания, так как грунт оказывает значительное сопротивление теплопередаче.

При расчетах теплопотерь цокольного этажа нужно принимать во внимание заглубление в грунт. Если дом стоит на уровне земли, то заглубление принимается равным 0. По общепринятой методике площадь пола делится на 4 зоны.

• 1 зона — отступается 2м от наружной стены к центру пола по периметру. В случае заглубления здания, отступается от уровня земли до уровня пола по вертикальной стене. Если стена заглублена в грунт на 2м, то зона 1 будет полностью на стене.
• 2 зона – отступается по 2м по периметру к центру от границы 1 зоны.
• 3 зона – отступается по 2м по периметру к центру от границы 2 зоны.
• 4 зона – оставшийся пол.

Для каждой зоны из сложившейся практики установлены свои R:

• R1 = 2,1 м 2 × ⁰С/Вт;
• R2 = 4,3 м 2 × ⁰С/Вт;
• R3 = 8,6 м 2 × ⁰С/Вт;
• R4 = 14,2 м 2 × ⁰С/Вт.

Приведенные значения R справедливы для полов без покрытия. В случае утепления, каждое R увеличивается на R утеплителя.

Дополнительно для полов уложенных на лаги R умножается на коэффициент 1,18.

Зона 1 имеет ширину 2 метра. Если дом заглублен, то нужно взять высоту стен в грунте, отнять от 2 метров, а остаток перенести на пол

Варианты расчета мощности электрического котла

Теперь можно приступить к расчетам. Формула, которая может служить для приблизительной оценки мощности электрического котла:

При производстве расчетов учитываем, что Москва относится к центральному региону, т.е. W уд можно принять равным 130 Вт/м 2 .

W уд = 130 × 150 = 19500Вт/ч или 19,5кВт/ч

Эта цифра настолько неточная, что не требует учета КПД отопительного оборудования.

Теперь определим теплопотери через 15м 2 площади потолка, утепленного минеральной ватой. Толщина слоя теплоизоляции 150мм, температура наружного воздуха -30⁰С, внутри здания +22⁰С за 3 часа.

Решение: по таблице находим коэффициент теплопроводности минеральной ваты, k=0,036 Вт/м× ⁰С. Толщину d необходимо брать в метрах. Порядок расчета такой:

R = 0,15 / 0,036 = 4,167 м 2 × °С/Вт

∆T= 22 — (-30) = 52ºС

Q= 52 / 4,167 = 12,48 Вт/м 2 ×ч

Q общ = 12,48 × 15 = 187 Вт/ч.

Вычислили, что потери тепла через потолок составят в нашем примере 187 * 3 = 561Вт.

Допущения и упрощения при расчете

Для наших целей вполне допускается упростить расчеты, рассчитывая теплопотери только наружных конструкций: стен и потолков, не обращая внимание на внутренние перегородки и двери.

Кроме того, можно обойтись без расчета потерь тепла на вентиляцию и канализацию. Не будем принимать в расчет инфильтрацию и ветровую нагрузку. Зависимость расположения здания по сторонам света и количество получаемой солнечной радиации.

Из общих соображений можно сделать один вывод. Чем больше объем здания, тем меньше приходится теплопотерь на 1 м 2 . Объяснить это легко, так как площадь стен возрастает квадратично, а объем в кубе. Шар имеет наименьшие теплопотери.

В ограждающих конструкциях учитываются только замкнутые воздушные слои. Если у Вашего дома вентилируемый фасад, то такой воздушный слой считается не замкнутым, в расчет не берется. Не берутся все слои, которые следуют перед незамкнутым воздушным слоем: фасадная плитка или кассеты.

Замкнутые воздушные слои, например, в стеклопакетах учитываются.

Все стены дома являются наружными. Чердак не отапливаемый, теплосопротивление кровельных материалов в расчет не принимается

Пример расчета теплопотерь коттеджа

После теоретической части можно приступить к практической. Для примера рассчитаем дом:

• размеры наружных стен: 9х10м;
• высота: 3м;
• окно со стеклопакетом 1,5× 1,5м: 4 шт;
• дверь дубовая 2,1× 0,9м, толщина 50мм;
• полы сосновые 28мм, поверх экструдированного пенопласта толщиной 30мм, уложены на лаги;
• потолок ГКЛ 9мм, поверх минеральной ваты толщиной 150мм;
• материал стен: кладка 2 силикатных кирпича, утепление минеральной ватой 50мм;
• самый холодный период – 30⁰С, расчетная температура внутри здания 20⁰С.

Произведем подготовительные расчеты необходимых площадей. При расчете зон на полу, принимаем нулевое заглубление стен. Доска пола уложена лаги.

• окна – 9м 2 ;
• дверь – 1,9м 2 ;
• стены, за минусом окон и двери – 103,1м 2 ;
• потолок — 90м 2 ;
• площади зон пола: S1 = 60м 2 , S2 = 18м 2 , S3 = 10 м 2 , S4 = 2м 2 ;
• ΔT = 50⁰C.

Далее по справочникам или по таблицам приведенным в конце этой главы, выбираем необходимые значения коэффициента теплопроводности для каждого материала. Для сосновых досок коэффициент нужно брать вдоль волокон.

Весь расчет достаточно прост:

Шаг №1: Расчет потерь тепла через несущие стеновые конструкции включает три действия.

1. Рассчитываем коэффициент теплопотерь стен кирпичной кладки.

R кир = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 м 2 × °С/Вт .

1. То же для утеплителя стен.

R ут = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 м 2 × °С/Вт .

1. Теплопотери 1 м 2 наружных стен.

Q = ΔT/(R кир + R ут) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 м 2 × °С/Вт

В итоге общие теплопотери стен составят:

Q ст = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Вт/ч.

Шаг №2: Вычисления потерь тепловой энергии через окна:

Q окн = 9 × 50 / 0,32 = 1406Вт/ч.

Шаг № 3: Подсчет утечек тепловой энергии через дубовую дверь.

Q дв = 1,9 × 50 / 0,23 = 413Вт/ч.

Шаг №4: Потери тепла через верхнее перекрытие — потолок.

Q пот = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064Вт/ч.

Шаг №5: Рассчитываем R ут для пола так же в несколько действий.

1. R ут = 0,16 + 0,83 = 0,99 м 2 × °С/Вт .
2. Затем прибавляем R ут к каждой зоне.

R1 = 3,09 м 2 × °С/Вт ; R2 = 5,29 м 2 × °С/Вт ;

R3 = 9,59 м 2 × °С/Вт ; R4 = 15,19 м 2 × °С/Вт .

Шаг №6: Так как пол уложен на лаги умножаем на коэффициент 1,18.

R1 = 3,64 м 2 × °С/Вт ; R2 = 6,24 м 2 × °С/Вт ;

R3 = 11,32 м 2 × °С/Вт ; R4 = 17,92 м 2 × °С/Вт .

Шаг №7: Вычислим Q для каждой зоны:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824Вт/ч;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144Вт/ч;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44Вт/ч;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6Вт/ч.

Шаг №8: Теперь можно вычислить Q для всего пола.

Q пол = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018Вт/ч.

Шаг №9: В результате выполненных нами вычислений можно обозначить сумму общих потерь тепла.

Q общ = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629Вт/ч.

В расчет не вошли теплопотери связанные с канализацией и вентиляцией. Чтобы не усложнять сверх меры просто добавим на перечисленные утечки 5%.

Разумеется необходим запас, минимум 10%.

Таким образом окончательная цифра теплопотерь приведенного в качестве примера дома составит:

Q общ = 6629 × 1,15 = 7623Вт/ч.

Q общ показывает максимальные теплопотери дома при разнице температуры наружного и внутреннего воздуха 50⁰С.

W уд = 130 × 90 = 11700Вт/ч.

Ясно, что второй вариант расчета пусть и значительнее сложнее, но дает более реальную цифру для построек с утеплением. Первый вариант позволяет получить обобщенное значение потерь тепла для строений с низкой степенью теплоизоляции или вовсе без нее.

В первом случае котлу придется каждый час по полной возобновлять потери тепловой энергии, происходящие через проемы, перекрытия, стены без изоляции. Во втором случае топить до достижения комфортного значения температуры надо только один раз. Затем котлу надо будет только восстанавливать теплопотери, величина которых существенно ниже первого варианта.

Таблица 1:

В таблице приведены коэффициенты теплопроводности для распространенных строительных материалов (+)

Таблица 2:

При расчете толщины кладки учитывается толщина шва 10мм. За счет цементных швов теплопроводность кладки несколько выше чем отдельного кирпича (+)

Таблица 3:

В таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для различных минераловатных плит. Для утепления фасадов применяется жесткая плита

Таблица 4:

Обозначения в таблице: Ar – заполнение стеклопакетов инертным газом, К – наружное стекло имеет теплозащитное покрытие, толщина стекла 4мм остальные цифры обозначают промежуток между стеклами (+)

7,6 кВт/ч – это расчетная необходимая максимальная мощность, которая расходуется на отопление хорошо утепленной постройки. Однако электрокотлам для работы тоже нужен некоторый заряд для собственного питания.

Расчет затрат на электроэнергию

Если упростить техническую сущность котла отопления, то назвать его можно обычным преобразователем электрической энергии в ее тепловой аналог. Выполняя работу по преобразованию, он тоже потребляет некоторое количество энергии. Т.е. котел получает полную единицу электроэнергии, а на отопление поступает только 0,98 ее часть.

Для получения точной цифры расхода электроэнергии исследуемым электрическим котлом отопления надо его мощность (номинальную в первом случае и расчетную во втором) разделить на заявленное производителем значение КПД. В среднем КПД подобного оборудования составляет 98%. В результате величина энергопотребления составит, к примеру для расчетного варианта:

7,6 / 0,98 = 7,8 кВт/ч.

Остается помножить значение на местный тариф. Затем вычислить общую сумму затрат на электроотопление и заняться поиском путей их сокращения. Например, купить двухтарифный счетчик, позволяющий частично производить оплату по более низким «ночным» тарифам. Можно включить в отопительный контур термоаккумклятор, чтобы запасаться дешевой энергией ночью, а расходовать ее днем.

Количество требующих отопления дней

Теперь, когда вы освоили методику расчета будущих теплопотерь, легко сможете оценить затраты на отопление в течение всего отопительного периода.

По СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» в столбцах 13 и 14 находим для Москвы продолжительность периода со средней температурой ниже 10⁰С. Для Москвы такой период длится 231 день и имеет среднюю температуру -2,2⁰С. Чтобы вычислить Q общ для ΔT=22,2⁰С, необязательно производить весь расчет заново. Достаточно вывести Q общ на 1⁰С:

Q общ = 7623 / 50 = 152,46 Вт/ч

Соответственно для ΔT= 22,2⁰С:

Q общ = 152,46 × 22,2 = 3385Вт/ч

Для нахождения потребленной электроэнергии умножим на отопительный период:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440Вт = 18766кВт

Приведенный расчет интересен еще и тем, что позволяет провести анализ всей конструкции дома с точки зрения эффективности применения утепления.

Видео о расчете и выборе электрокотлов

Как избежать теплопотерь через фундамент:

Применение электрокотлов в качестве основного отопительного оборудования очень сильно ограничено возможностями электросетей и стоимостью электроэнергии. Однако в качестве дополнительного, например к твердотопливному котлу, могут быть весьма эффективны и полезны. Способны значительно сократить время на прогревание системы отопления или использоваться в качестве основного котла при не очень низких температурах.

Есть несколько способов расчета мощности электрического котла, исходя из площади, теплопотерь и теплоносителя.

Самый простой и топорный метод расчета мощности электрокотла для отопления дома основан на количестве квадратных метров в помещении, которое нужно обогреть. Пропорция 100 Вт на метр квадратный вполне подходит для средней полосы, там, где климат более мягкий. Для южных регионов можно немного уменьшить мощность, а для северных, соответственно, увеличить. В советское время в среднем брали 120 Вт, но это было давно, когда ресурсы никто не считал.

Сегодня такой подход нельзя назвать правильным, хотя лучше уж купить нагреватель помощнее, чем мёрзнуть зимой из-за недостатка киловатт. Отталкиваясь от квадратуры также можно сделать расчет электрического котла отопления, используя формулу. Для этого понадобятся следующие показатели:

• количество квадратных метров отапливаемого помещения;
• коэффициент удельной мощности для определенного региона.

Для южных широт коэффициент составляет 0,7, для средней полосы – 1,2, для северных регионов – до 2.

Расчет электрического котла отопления заключается в умножении площади помещения на коэффициент региона. Значение вы получите в ваттах, чтобы перевести его в привычные киловатты, результат вычислений нужно поделить на десять.

Такой подход хоть и неидеальный, но хоть как-то учитывает климатические условия, которые, в свою очередь, влияют на время остывания помещения. Теперь сравним приблизительный и более точный метод расчета электрокотла для отопления дома на примере. Возьмём для наглядности дом 100 м кв, который находится в средней климатической полосе. По формуле мы можем посчитать, что для обогрева этого дома потребуется нагреватель мощностью 10 кВт, а это полностью сходится с результатами приблизительного расчета.

Отсюда можно сделать вывод, что нет смысла искать в интернете, какой там коэффициент для вашего региона, а можно просто взять за основу дедовский метод. При этом и первый, и второй расчет электрокотла для отопления дома будут весьма приблизительны, так как нужно учитывать не только площадь помещения. На практике можно столкнуться с ситуацией, когда нагреватель достаточно мощный (исходя из вышеуказанных расчетов), а в доме все равно холодно.

Зависимость мощности электрических котлов от теплопотерь

Мы уже выяснили, что расчет электрокотла для отопления дома, исходя только из квадратуры помещения, по меньшей мере, не отображает реальной картины. Часто задаваемый вопрос о том, сколько метров отопит нагреватель определенной мощности, не имеет правильного ответа. Все дело в теплопотерях. Если у вас панорамные окна во всех направлениях, неутепленные стены и перекрытия, щели в окна и дверях, то греть вы будете в основном не дом, а улицу. Она большая, сколько не топи, теплее не станет.

Котел должен отдавать тепла не меньше, чем помещение его теряет. Иными словами, если теплопотери дома составляют 15 киловатт, то нагреватель должен быть не меньше этого значения, чтобы поддерживать комфортную температуру. При этом теплопотери происходят беспрерывно, получается, что и котел должен работать постоянно, а это недопустимо. Нагреватель должен делать перерывы, поэтому рассчитать мощность электрического котла отопления нужно с хорошим запасом. В противном случае агрегат, работая в авральном режиме, достаточно скоро может дать сбой, в отопительный период это чревато серьезными последствиями.

• материал стен и перекрытий;
• толщину и площадь стен и перекрытий;
• количество камер и площадь окон.

Всё это нужно чтобы определить теплосопротивление дома. У каждого материала своя теплопроводность. Ее можно узнать из таблицы.

В таблице указаны значение теплопроводности самых распространенных материалов.

Чтобы вычислить теплосопротивление стен и перекрытий нужно поделить их толщину на коэффициент теплопроводности материалов, из которых они изготовлены. Расчёт делается для каждого материала отдельно. Затем все значения суммируются.

Когда мы узнали теплосопротивление дома, можно переходить к подсчёту общих теплопотерь. Для этого квадратуру дома умножаем на дельту температур в помещении и за окном, а результат делим на теплосопротивление. Дельту температур нужно брать для самого холодного периода. Расчет мощности электрокотла для отопления дома с учетом, в первую очередь, теплопотерь будет самым точным. Поэтому не ленитесь и пользуйтесь именно этим способом. Да, он более хлопотный, да нужно много чего учитывать, но зато результат будет адекватным, вы правильно сделаете расчет.

Зависимость мощности электрических котлов от теплоносителя

Так выглядит теплоаккумулятор для системы обогрева.

Еще один фактор, который влияет на то, какими должны быть электрические отопительные котлы (их мощность) – это теплоноситель. Что именно может повлиять на результат:

• объём теплоносителя;
• какая применяется в данном случае;

Последний фактор – совсем косвенный, но, тем не менее, он также на несколько процентов меняет картину в целом, а вот объём теплоносителя очень даже существенный показатель. Допустим, вы правильным путем (смотрите какой правильный выше) сделали расчет мощности котла, но при этом не учли, что в вашем контуре установлен теплоаккумулятор. Этот резервуар вмещает много жидкости. В каждом случае его объём считается отдельно, но в среднем не меньше 300 литров.

Чтобы нагреть один литр воды на один градус за час потребуется 0,001 киловатт энергии.

Котел греет воду до установленного вами уровня, возьмём 40 градусов. При первом запуске температура теплоносителя будет минимальной, около 20 градусов. Когда он нагреет теплоноситель до той степени, что обратка достигнет выставленных сорока градусов, агрегат отключится. Либо же внешний термодатчик отключит нагреватель, когда в помещении будет достигнута заданная температура, все зависит от модели и «мозгов» аппарата.

К примеру, в вашей системе помимо теплоаккумулятора циркулирует еще 100 литров теплоносителя, в сумме 400 литров. Для того чтобы нагреть такой объём воды котлу потребуется 9,6 кВт энергии, с учетом что КПД нагревателя будет 97%. Время нагрева зависит от мощности, если ее недостаточно, то котел вообще не будет выключаться. Помимо этого при расчете мощности электрических котлов отопления надо брать во внимание характеристики теплоносителя. Так, например, у антифриза теплопроводность на 15% ниже, чем у воды.

Итоги

Расчет мощности котла должен осуществляться с учетом теплопотерь. Топорный метод, взять на глаз 100 ватт на один метр площади, не выдерживает никакой критики. Помимо этого после расчета, но перед покупкой, нужно проверить сможет ли выбранный агрегат справиться с объёмом теплоносителя в системе и сколько времени ему потребуется для этого. Конечно, хотелось бы как-нибудь попроще сделать все вычисления, но увы, в этом деле нужна точность и ориентированность на определенные условия.

Индивидуальное отопление в частном доме – это надежный источник тепла и уюта, обеспечить которые способны специальные приборы, которые называются котлами.

Установка котла и всей системы требует особого подхода. Бывают одноконтурные котлы, которые обеспечивают только отопление дома, а есть двухконтурные, которые, кроме тепла, обеспечивают горячее водоснабжение. Широкий выбор газогенераторных котлов пиролизного типа представлен на сайте ecokotel.spb.ru.

Выбор типа котла очевиден, при наличии газовой магистрали рядом с домом. Если ее нет, нужен альтернативный вариант – электрокотел.

Выбирать котел среди множества вариантов очень сложно. Существует большое количество производителей. Конечно, нужно выбирать надежные проверенные бренды. Стоят они, соответственно, дорого. Существуют надежные более дешевые варианты.

При выборе котлов следует руководствоваться основным параметром – мощность. От этого зависит, будет ли хватать ее для обогрева вашего дома. Для расчета мощности есть формулы.

Путем подстановки необходимых данных и математических расчетов можно получить на выходе желаемый результат. Это касается больше промышленных вариантов.

Для домашнего быта нужно помнить единственный простой показатель: 1 кВт мощности котла сможет обогреть 10 м² площади. Если дом имеет около 100 м², значит, котел нужно покупать мощностью 10 кВт.

В случае, когда нужен двухконтурный котел, планируется использовать и его и для обеспечения дома горячей водой, мощность, соответственно, должна быть увеличена на 20% (чтоб обеспечить 100 м² площади, нужен двухконтурный котел 12 кВт).

На выбор котла влияет возможность его подключение к сети. Котлы мощностью до 6 кВт подключаются к однофазной сети. Если позволяют характеристики электрического кабеля, допускается подключение и 12 кВт котла.

Котлы мощностью более 12 кВт подключаются только к трехфазной линии 380В.

Комплектация котла тоже не мало важный фактор выбора. Оптимальный вариант котла должен выглядеть и иметь свойства домашней мини котельной, в которой должно быть следующее оборудование: система безопасности с датчиками, расширительный резервуар, циркуляционный насос, выносной программатор, режим работы зима/лето.

Внутри электрического котла находятся тэны. Они предназначены для нагрева воды в теплообменнике. Затем циркуляционный насос подает воду в систему и обеспечивает постоянный ее кругооборот.

Мощность котла измеряется в кВт, которая равносильна техническим показателям тэнов. Этой мощности должно хватить для обеспечения дома необходимым количеством тепла и ГВС.

Для этого нужно провести теплотехнический расчет всех теплопотерь. Показателями для этого выступают: общая площадь всех отапливаемых помещений дома, материал и качество строения, утеплены ли стены снаружи или внутри. Большие теплопотери осуществляются через окна и двери.

В зависимости от объема помещений, учитывая высоту потолка, рассчитывается мощность для отопления по формуле:

W = S x Wуд / 10м 2 .

Wуд – удельная мощность. Она установлена для регионов по отдельности: для холодных широт – 1,2-2 кВт; для средних – 1-1,2 кВт; теплых – 0,7-0,9 кВт.

Для ГВС дома, в зависимости от объема водонагревателя, нужен следующий расчет, который осуществляется по формуле: Vв = V (Т — Т’) : (Т» — Т’),

• где V – необходимое количество горячей воды;
• Т – температура воды;
• Т’ — температура воды, с которой смешивается горячая вода из нагревателя;
• Т»- температура нагретой воды в водонагревателе

Расчет времени, за которое нагревается вода. Зависит от мощности котла и объема водонагревателя: Т = m х CB х (t2 – t1) / P

• T – период нагрева воды (с)
• m — вода в бойлере (кг)
• CB — теплоемкость воды — 4,2 кДж/(кг х К)
• t2 — температура конечного нагрева воды (°С)
• t1 — температура воды до начала нагрева(°С)
• Р — мощность котла (кВт)

Принцип работы электрического котла основывается на преобразовании электроэнергии в тепловую энергию при помощи процесса теплообмена тэнов.

Они вмонтированы в теплообменник, который имеет форму резервуара определенного объема. С теплообменника, при помощи работы циркуляционного насоса, вода подается в трубы, через трубы в батареи системы отопления.

Система отопления имеет кольцевидную форму, что позволяет циркулировать воде по замкнутой схеме. Благодаря этому процессу кругообращения воды, батареи все время горячие.

Работу котла и контроль над его параметрами, осуществляет блок управления.

Температурный режим помещения контролируется специальным датчиком, реагирующего на понижение температуры в доме. Его сигнал активирует включение котла в режим отопления, когда в доме опять восстановится заданный показатель температуры, он выключится до следующего сигнала на включение.

Датчик давления позволяет распределить работу циркуляционного насоса. Если давление теплоносителя достигает нижней отметки, он включается, создает необходимый режим, и выключается до следующего сигнала датчика.

На фронтальной части котла расположено табло с показателями параметров работы котла, за которыми можно следить.

Котёл является основным элементом для любой системы независимого отопления. Этот элемент ещё служит в качестве генератора для тепловой энергии, работоспособность его очень даже неплохая. От целого ряда факторов зависит то, какими будут расходы на монтаж устройства и его покупку в целом. В том числе расчёт должен учитывать режим проживания и расположение строения, особенности постройки и размеры. И этот список далеко не полный. Какие именно действия нам понадобятся, легко понять. От расчёта тоже зачастую зависит выбор самих устройств.

Рис. 1 Современная модель прибора отопления

Тип топлива и работоспособность установки подбираются именно по результатам расчёта, котёл только в этом случае будет полностью выполнять свою функцию. Электрический прибор будет наиболее удобным и актуальным решением в домах с площадью до 300 м2. Благодаря этому создаётся надёжная система отопления, не доставляющая почти никаких хлопот в дальнейшем. Электрический котёл отопления даёт КПД до 98 процентов, производительность всегда сохраняет довольно высокий уровень, расчёт произвести легко.

Широкие возможности оптимизации тоже делают электрический котёл весьма удобным приобретением, помимо его других достоинств. Установка возможна в любом месте, достаточно наличие электричества. Электрический котёл может стать дополнительным источником тепла для системы, которая уже существует, либо использоваться отдельно. Расчёт должен учитывать и это.

По сравнению с устройствами, работающими от других источников, электрический котёл отопления может обходиться дешевле уже на этапе покупки. Не нужно содержать дымоход для отвода газов, устройство является безопасным с точки зрения экологии. Мощность на общую безопасность тоже не влияет, сколько его может уходить – не менее важный вопрос.

Расход электрической энергии. Как его определить?

Нам потребуется некоторое количество расчётов, чтобы достичь необходимого результата.

Кроме того, расчёт требует учёта целого ряда параметров:

• Среднесуточная длительность работы при максимальной нагрузке;
• Режим проживания;
• КПД и производительность;
• Расчёт времени работы в отопительном сезоне;
• Объём теплоносителя в контуре отопления;
• Размер бака у прибора отопления;
• Расчёт площади нагрева;
• Напряжение устройства для отопления;
• Расчёт сечение кабеля питания;
• Расчёт объёма обогреваемых помещений;
• Количество контуров в оборудовании.

Расчёт предполагает использование усреднённых значений. Требуется введение нескольких поправок на такие факторы, как тип используемой теплоизоляции, теплопроводность стен, температурные показатели и так далее. Мощность это тоже должна учитывать.

Электрический котёл отопления требует использования специального кабеля. Главным фактором при его выборе становится мощность. Здесь есть простая эмпирическая зависимость, понять которую не составит труда: не меньше мощности отопления, выраженной в кВт, должна быть площадь сечения кабеля в мм2 для однофазного электрического котла. Расчёт благодаря этому становится более простым. Необходимо согласовывать свои действия с инстанциями, осуществляющими контроль использования ресурсов, если показатель для котла находится на уровне 10 кВт и больше.

Рис. 2 Устройство изнутри

Примеры подсчётов. Самые простые способы

КПД, близкому к 100 процентам, может похвастаться только электрический котёл отопления. На протяжении всего срока эксплуатации прибора этот показатель останется стабильным, цифры это подтверждают. Уровень может меняться, но разница останется небольшой, всё зависит от конкретных условий.

Около 30-35 кВт составляет трата электричества для обогрева одного кубического метра. Теплоизоляция конструкции может влиять на данный параметр, но не в значительной степени. Мощность котла отопления должна составлять 15 кВт, если обогревается дом на 150 кв.м.2 и с трёхметровой высотой комнат. По данной формуле легко провести расчёт мощности электрического котла отопления. Когда устройство только приобретается, лучше всего заранее рассчитать так, чтобы остался небольшой запас. Расчёт сделать легко.

Если мощность будет вырабатываться в недостаточном количестве, температура в комнате будет снижаться. Такой недостаток компенсировать гораздо сложнее, чем просто поставить устройство на слабый режим работы. И расчёт котла не поможет. Придётся либо устанавливать дополнительное оборудование для обогрева, либо утеплять само здание.

Тут действует целый ряд важных правил:

• Мощность электрического котла отопления необходимо знать для того, чтобы рассчитать за год потребность в электроэнергии.
• Использование ресурса для котла можно узнать на весь сезон, если известна общая цена за его использование.
• Расчёт будет таким. Величина, которая получается в итоге, делится на два. Электрический котёл просто не может всё время работать с предельной нагрузкой. Работа котла не так необходимо в период оттепелей.
• Чтобы получить тот же показатель, но за месяц, итоговую цифру просто умножаем на 30. Этот процесс не является чем-то очень сложным.

Принято считать, что отопление котлом нам необходимо на протяжении семи месяцев. В зависимости от климатических условий в эти сведения можно вносить свои корректировки. Месячный расход электричества нужно умножить на продолжительность отопительного периода, чтобы получить результат по целому году. Но не стоит считать его максимально точным, разница в реальности может составлять до 15-20 процентов, даже максимально точный подход не спасёт от погрешностей.

Часто расчёт производится, исходя из того, что на каждого потребителя нужно около 3 кВт. Но на практике такая мощность котлов не справляется с нагрузками. Особенно это касается регионов с холодным климатом, где потребление котлом энергии может увеличиваться.

Рис. 3 Удобная регулировка параметров

Можно ли потреблять меньше электричества?

Расчёт помогает понять, до какой степени выгодным может быть электрическое отопление.

Следующие советы несложные, но их выполнения достаточно для того, чтобы электроэнергия расходовалась в меньших количествах:

• Проще всего начать с утепления самого дома. Если внутри стоят старые окна, и они не закрываются плотно, то потери могут быть весьма серьёзными. Расходы на отопление заметно снизятся, если поставить современные окна из пластика, добавить возхдушные камеры в количестве пары единиц. Поможет в этом и сам электрический котёл расход электроэнергии снижается сразу же.
• Нужно утеплить фундамент и кровлю. Мощность от этого почти не зависит, но результат точно будет другим. Главное – заранее посмотреть, в каких количествах понадобится материал, какими свойствами он должен обладать. Расход от этого зависит не в последнюю очередь.
• Эксплуатацию лучше оплачивать, используя многотарифный учёт. Благодаря этому легко рассчитать, когда электрический котёл будет выгоднее всего использовать.
• Для ускорения перемещения теплоносителя можно установить нагнетательное оборудование. Характеристики в таком режиме позволят дольше эксплуатировать источник тепла, поскольку стенки котла и горячий теплоноситель находятся в контакте минимальное время.
• Одно из самых доступных решений – монтировать другие виды обогревающих устройств, которые используют топливо для своей работы.
• А ещё используется вентиляция с рекупиратором. Если во время вентиляции помещений уходит некоторое количество тепла, то с помощью этого устройства оно будет возвращаться. Если мощность будет достаточной, то не потребуется практически открывать окна для проветривания.

Электроэнергия будет тратиться в меньшем количестве. А показатели влажности и чистоты воздуха сохранят нормальный уровень. Мощность продолжает радовать ещё долго.

Можно воспользоваться самой простой формулой.

• W=S x Wуд.10м2.

В этой формуле: W -мощность аппарата в кВт, S -площадь помещений в квадратных метрах, Wуд – удельный показатель мощности, для каждого региона он определяется отдельно.

Например, в средней полосе это значение равно 1, либо 1,2. В результате расчёта с такими цифрами мы получим 16 кВт. Если модель двухконтурная, понадобится знание ещё контура ГВС.

Каждый производитель сейчас старается обеспечить покупателя полным набором оборудования, которое только может ему понадобится, мощность учитывается тоже. Электрический котёл не стал исключением. В комплекте с ним идут программатор, насос для циркуляции теплоносителя, расширительный бак. Благодаря этому легко понять, каким должен быть показатель мощности у электрического котла. С этим справится даже начинающий пользователь.

Кроме того, обязательны устройства для защиты оборудования и специальных кабелей. Таким образом, установку можно полностью выполнить своими руками. Мощность котла не имеет значения.

Но иногда требуется и самостоятельная доукомплектация. Для тех, кто разбирается в электрических моделях, это решение зачастую становится наиболее актуальным. В том числе и по мощности. Систему электроснабжения можно использовать обычного типа, если устанавливается электрический котёл, мощность которого доходит до 6 кВт.

С недавнего времени потребление электроэнергии электрическим котлом стало не менее важным показателем, чем установка в системе специального насоса. Такое решение тоже помогает понять, сколько электроэнергии уходит, и почему. В данном случае расход заметно уменьшается. В системе можно будет использовать трубы с меньшим диаметром, чем в обычной ситуации. Насос с мокрым ротором – основный вид оборудования, который чаще всего можно увидеть в частных домах. Мощность его вполне соответствует требованиям.

• Ротор омывается жидкостью, которая электрическим оборудованием никогда не перекачивается. Потребление ресурсов становится более выгодным.
• Не требуется установки дополнительного вентилятора, поскольку устройство никогда не перегревается. Мощности котла хватает для нагрузок в нормальном режиме.
• Из-за того, что вентилятор отсутствует, работа всей системы становится практически бесшумной. В жилых помещениях это становится особенно актуальным, мощность от этого не страдает.

Такие насосы сами могут поддерживать автоматическую, либо ручную регулировку. Мощность в данном случае большой роли не играет. Первый вариант является наиболее предпочтительным, поскольку он позволяет экономить электроэнергию. Тогда более выгодным становится само отопление электрическим котлом.

Сколько обходится его работа? Чтобы произвести расчёт, достаточно знать о некоторых особенностях эксплуатации. Например, какая температура чаще всего поддерживается в помещении. Что касается общей схемы для отопления дома, то лучше выбирать принудительную циркуляцию. Это тоже оптимальный вариант, позволяющий добиться максимальных результатов при минимальных вложениях.

Бывают ситуации, когда единственным постоянным источником тепловой энергии является электричество. В этом случае для обогрева жилых помещений приходится использовать электрокотлы, которые сами по себе приборы хорошие и функциональные, но работают на достаточно недешевом виде энергоносителя.

Вот поэтому некоторых граждан, которые находятся в подобной ситуации, и интересует, как можно точнее сделать расчет мощности котла, что работает, используя электричество. Ведь не хочется переплачивать как за расход энергоносителя, так и за сам электрокотел для отопления при его покупке.

Чтобы удовлетворить подобный интерес, мы ниже разберемся, как рассчитать мощность электрического котла, а также за счет чего можно снизить расход потребляемой энергии при отоплении жилья.

Профессиональный расчет котла по мощности

Когда расчет необходимой для эффективного отопления дома мощности электрокотла проводят профессионалы-теплотехники, они учитывают большое количество факторов. По сути, тепловая производительность котла должна соответствовать, а еще лучше немного превышать, суммарные теплопотери здания, которые имеют место в моменты пиковых снижений внешних температур.

Основой расчета при определении тепловых потерь дома является его внутренний объем, а если точнее, кубатура каждого обособленного помещения в нем. Однако, и это понятно, в разных помещениях при одинаковом их объеме будут различные показатели суммарных потерь тепла, которые зависят от:

• региона, в котором расположен дом, вернее среднесезонных температур и их пиковых снижений, характерных для данной местности;
• теплопроводности внешних стен, потолочных перекрытий, степени теплоизоляции пола;
• площади окон, их состояние и энергосберегающие способности;
• площади дверных проемов, выходящих наружу;
• эффективности работы системы отопления (способ разводки труб; схема подключения батарей, их тип, количество, теплоотдача)

Понятно, что, будучи непрофессионалом, учесть все эти данные очень тяжело, тем более для того, чтобы определить, скажем, теплопроводность стены или энергоэффективность окна, нужно применять специальное измерительное оборудование. Поэтому часто для расчета необходимой для полноценного отопления мощности электрокотла пользуются упрощенными формулами, а результаты вычислений корректируют с помощью поправочных коэффициентов.

Упрощенные способы расчета электрокотлов

Более простые методы расчета суммарного количества тепла, необходимого для отопления здания, предполагают использование в вычислениях таких данных как площадь помещений или их объем. Понятно, что о точности подсчетов речь в этом случае не идет, но хотя бы есть возможность приблизительной оценки того, какой производительности стоит приобретать электрокотел.

Если рассчитываются теплопотери по площади, нужно найденную величину (умножить длину на ширину помещения) в метрах увеличить в сто раз. Так мы найдем потребность здания в тепловой энергии, выраженную в ваттах. Чтобы перевести в киловатты, следует имеющееся число разделить на 1000.

По объему мощность электрокотла вычисляется так: сначала стоит найти кубатуру (длина х ширину х высоту) в метрах и умножить полученную величину на 40. Это, опять же, ватты, которые нужно перевести в киловатты тем же образом.

Первый способ более точен при высоте потолка 2,40-2,60 м. Если имеют место другие размеры, лучше применять второй способ.

Понятно, что электрический котел будет обогревать весь дом. Поэтому найденные данные по каждому помещению нужно просуммировать.

Для того, чтобы найденные в результате расчетов результаты были более достоверны, можно применять некоторые уточняющие коэффициенты. Дело в том, что приведенные выше упрощенные вычисления справедливы, если в помещении одно окно (стандартных размеров, то есть приблизительно 1,5 м2), и также одна наружная стена. В том случае, когда комната угловая, полученный результат стоит умножить на 1,1. Еще одно окно дает такую же поправку. Однако есть не только повышающие коэффициенты, но и понижающие. Если наружная стена эффективно утеплена, применяется коэффициент 0,9. В том случае, когда проводилась теплоизоляция еще и пола, и потолочных перекрытий, а также установлены качественные энергосберегающие окна, можно от суммарного результата вычесть до 25%.

Как уменьшить расход электроэнергии, потребляемой электрокотлом

Мощность самого котла на расход сильно не влияет. Напротив, есть смысл приобретать водонагреватель немного более производительный, чем требуется согласно подсчетам. В таком случае будет, во-первых, запас производительности на случай, скажем, неожиданно сильного снижения уличной температуры, во-вторых, так нивелируются возможные просчеты и погрешности при вычислениях.

Современные котлы все оборудованы системой терморегуляции, поэтому, применяя более мощный агрегат, расход энергоносителя не увеличится. Более того, известно, что КПД всех нагревательных электроприборов падает с повышением нагрузки. Поэтому самый большой расход электричества будет в том случае, если котел будет работать «на износ». Поэтому стоит купить немного более мощный котел, переплатив один раз, а затем экономить на расходе энергоресурса.

Также уменьшить расход можно, соответственно снизив потери тепла в здании. Для этого стоит провести качественные теплоизолирующие мероприятия.

Надеемся, что изложенная выше информация поможет не только рассчитать необходимую производительность электрического котла, но и сделать правильный выбор при его покупке.