Расчет мощности электрокотла для отопления дома

Расчет мощности электрокотла для отопления дома

Расчет мощности электрокотла для отопления дома

» Отопление » Расчет мощности электрокотла для отопления дома

Работу электрического котла отопления вкратце можно описать так: нагревательный элемент греет теплоноситель, который, циркулируя по трубам через радиаторы, обогревает помещение.

Виды электрокотлов.

Имеются аналоги, в которых ток пропускают непосредственно через теплоноситель. В некоторых случаях, когда естественная циркуляция теплоносителя по каким-то причинам затруднена, применяют его принудительную циркуляцию, используя насос.

Устройство электрического котла с элементом нагрева

Простейшая электронагревательная система состоит из теплообменника с теплоносителем (вода или антифриз), внутрь которого помещены нагревательные элементы (трубчатые электронагреватели — ТЭН).

Схема устройства электрокотла.

Вот вся простейшая конструкция. А конструкция самого нагревательного элемента и того проще (см. изображение 1). Спираль с высоким электрическим сопротивлением помещена в тонкостенную металлическую трубку и изолирована от нее путем заполнения всего пространства изоляционным материалом (окисью магния). Концы спирали прикреплены к выводам, которые запрессованы в фарфоровые изоляторы. Вся эта конструкция герметична относительно теплоносителя, а изоляторы герметично выведены вне нагревательного бака.

Котлы небольшой мощности работают от однофазной сети 220 В. В котлах, мощность которых превышает 12 кВт, используют трехфазную электросеть 380 В и, следовательно, три нагревательных элемента. При питании от напряжения 220 В необходимо иметь трехжильный кабель (фаза, ноль и защитное заземление), при питании от трехфазной сети необходимо иметь пятижильный кабель (три фазы, рабочий ноль и заземление). Это простая схема котлов, использующих естественную циркуляцию теплоносителя. Для принудительной циркуляции предусматривают циркуляционный малошумящий насос.

Устройство электродного электрокотла

Принцип работы электроидного электрокотла.

Еще более проста система подогрева воды с помощью электродов. Можно встретить такие названия, как электролизные, ионные, но все котлы этого типа работают по одному принципу: нагревательным элементом является не спираль, а сам теплоноситель. Это значит, что для получения необходимого для нагрева количества тепловой энергии необходимо иметь специально подготовленный состав теплоносителя.

Например, в воде нужно растворить углекислый натрий (соду, Na2CO3). Нагрев теплоносителя происходит за счет колебания его молекул под действием переменного электрического тока, который, как известно, колеблется с частотой 50 Гц. То есть за время, равное 1 с, молекулы теплоносителя 50 раз изменяют на 180 градусов направление движения. Коэффициент полезного действия (КПД) такого котла очень высокий (до 98%), но мощность его не превышает 16 кВт.

Дальнейшее усложнение любого отопительного котла связано с обвязкой его различными датчиками и регуляторами, такими, как датчики температуры и регуляторы потребляемой мощности, а также защитными средствами.

Преимущества и недостатки электрического обогрева

К преимуществам следует отнести:

Схема работы электрического котла.

  • экологическая безопасность (нет вредных отходов сгорания топлива);
  • бесшумность в работе;
  • несложные схемы для организации автоматического режима работы;
  • нет необходимости в дымоходах (при использовании конденсационного газового котла потребуется и водосток для удаления конденсата);
  • простота эксплуатации;
  • в сравнении с газовым котлом придется оформить существенно меньшее количество разрешающих документов. В большинстве случаев достаточно разрешения Энергонадзора.

Бесшумная работа котлов отопления и экологическая чистота позволяют располагать их непосредственно в помещении, чему способствует и отсутствие дымоходов. Следовательно, монтаж электрического котла отопления и напольного и настенного типа не представляет трудностей.

К недостаткам такого варианта отопления следует отнести значительно большие затраты на обогрев по сравнению с газовыми аналогами. Особенно велико преимущество конденсационного газового аналога. Поэтому электрический обогрев вынужденно используют в тех местах, где отсутствует централизованное газоснабжение.

Монтаж напольного и настенного котла

Конструкция трехфазного электрокотла.

Целесообразно устанавливать электрические котлы в помещения площадью до 500 м2. Монтаж системы отопления и подсоединение к ней котла можно выполнить самостоятельно. В настенном варианте их закрепляют с помощью анкерных болтов, а в напольном их обычно устанавливают на специальную подставку. Если у вас нет опыта установки и подключения автоматов защиты от короткого замыкания и токов утечки, то лучше обратиться к специалисту-электрику. В этом вопросе вольности недопустимы.

Сечение жил кабеля должно соответствовать требованиям, указанным в сопроводительной документации; оно зависит от мощности. Могут возникнуть проблемы с защитным заземлением. Имейте в виду, что заземление — это не просто штырь, вбитый в грунт, а устройство, от которого зависит жизнь. На контур заземления должны быть замкнуты все металлические части системы отопления.

И главное. Сопротивление заземляющего контура должно отвечать нормам для соответствующего грунта. Максимальная величина сопротивления заземления зависит от физических свойств грунта и должна быть указана в выданных разрешительных документах. Чем меньше сопротивление заземления, тем лучше. Максимальное значение не должно превышать 10 Ом. Для понижения сопротивления заземляющего контура нужно использовать медные пластины, а место заземления необходимо пропитывать соляным раствором. Величину сопротивления заземления нужно проверять перед началом отопительного сезона.

https://davaistroy.ru/youtu.be/n_8MwNcfZrA

Как рассчитать требуемую мощность котла отопления

Если дом построен с соблюдением современных требований по энергосбережению, то есть утеплены стены, потолки и кровля, установлены металлопластиковые окна и высота потолков не превышает 3 метров, то можно предварительно определить требуемую мощность котла отопления и, соответственно, его стоимостью. Для этого обогреваемую площадь (в квадратных метрах) следует разделить на 10 и полученный результат увеличить на 20%.

Читайте также  Что такое установленная мощность энергопринимающих устройств?

Сделав расчет требуемой мощности с учетом фактического состояния вашего строения, возможно, построенного во времена, когда энергоносители стоили копейки, и сравнив такой же расчет потерь, но для дома, построенного с учетом современных требований, можно убедиться в целесообразности утепления вашего строения. Тем более, что выполнить это нетрудно, а понесенные затраты окупятся через два-три отопительных сезона.

Расчет потерь тепла Q, уходящего через стены, окна, потолок и пол, имеющих площадь S, можно выполнить по формуле:

Q=k∙S∙(tвн-tнар), (1) где k — коэффициент теплопередачи материала, из которого состоит часть здания,

tвн и tнар — соответственно температура внутри помещения и температура наружного воздуха.

https://davaistroy.ru/youtu.be/nYPtrvDw0ds

Примечание: делая расчет, не допускайте элементарной ошибки. Значение температуры наружного воздуха в градусах Цельсия подставляйте в формулу со знаком «минус». Например, tвн-= 18°С, tнар=минус 20°С (tвн-tнар)=(18+20)=38°С.

Формула (1) проста, но несколько труднее рассчитать коэффициент теплопередачи, через который можно определить эффект от утепления дома.

Значения коэффициентов теплопередачи соответствующих материалов обычно указывает поставщик, иначе их нужно находить в соответствующей справочной литературе.

https://davaistroy.ru/youtu.be/2M_qMJoszUs

Об эффективности утепления дома

Чтобы убедиться, насколько эффективно влияет утепление на уменьшение потерь тепла, следует воспользоваться формулой (2), чтобы рассчитать два варианта.

Сначала выполняется расчет коэффициента теплопередачи для стены, выложенной из пустотелого керамического кирпича толщиной 640 мм (0,64 м), что соответствует кладке в 2 кирпича. Коэффициент теплопередачи кирпича σ=0,41. Расчет показывает, что, подставив значения αвн=8,7, αнар=23 и отношение d/σ = 0,64/0,41=1,56, получится коэффициент теплопередачи стены k=0,58

Следует выполнить расчет коэффициента теплопроводности стены из такого же кирпича, состоящей из двух частей и промежутка между ними, заполненного минеральной ватой. Толщина в ½ кирпича и в кирпич в сумме равна 370 мм. Толщина утеплителя (σ = 0,045 Вт∙(м град)) равна 100 мм. Расчет показывает, что общий коэффициент теплопередачи равен 0,35 Вт∙(м град)). То есть при существенно меньшей толщине кирпичной кладки коэффициент уменьшился в 0,58/0,35=1,67 раза, или почти на 40 %.

https://davaistroy.ru/youtu.be/IvITmDmDPTA

Вспомните, о чем говорит народная мудрость. Скупой платит дважды. Сэкономите на утеплении, и через 2-3 отопительных сезона эта экономия будет утрачена.

Источник: https://teplo-ltd.ru/otoplenie/raschet-mocshnosti-elektrokotla-dlya-otopleniya-doma.html

Электрокотлы для отопления частного дома: типы и особенности применения

Расчет мощности электрокотла для отопления дома

Насколько осмысленно применять электрокотлы отопления для частного дома? Как подключается котел и какое ему нужно питание?

Как выглядит расчет электрокотла для отопления дома? Давайте попробуем разобраться. 

Электрокотел (справа) рядом с электрическим бойлером.

Какими они бывают

Очевидно, любой электрокотел для отопления частного дома преобразует потребляемую из сети электроэнергию в нагрев теплоносителя — воды, антифриза или масла. Как именно это делается?

Ответ зависит от типа котла.

Котлы с ТЭНами

Принцип их действия прост, понятен и очевиден. Несколько трубчатых или пластинчатых нагревателей находятся в баке с водой и греют ее. Мощность, как правило, регулируется ступенчатым подключением ТЭН-ов.

К примеру, в 12-киловаттном котле может быть размещено 6 нагревателей мощностью по 2 киловатта; по мере остывания теплоносителя современный котел сам, в полностью автоматическом режиме, подключает необходимое количество нагревательных элементов.

Впрочем, максимальную мощность котла можно принудительно ограничить через его панель управления.

Двухконтурные котлы этого типа могут использовать бак с ТЭНами в целях нагрева горячей воды для хознужд. При этом на время водоразбора нагрев теплоносителя в системе отопления приостанавливается.

Достоинства:

  • Дешевизна котлов этого типа. В них не используется сложных конструктивных элементов.
  • Отопление дома электрокотлом с ТЭНами может быть реализовано с любым теплоносителем. Масло, антифриз, не боящийся перемерзания при остановке котла — ТЭНам все равно, что греть.

Недостатки:

  • Довольно большие габариты. ТЭНы нужно разместить в достаточном объеме воды, да и сами они не так чтобы маленькие.
  • Неизбежное образование накипи при использовании воды.

Типичный котел с ТЭНами: в корпусе скрываются циркуляционный насос и расширительный бак.

Электродные котлы

Они используют другой принцип нагрева теплоносителя: в нем размещены электроды, на которых создается разница потенциалов. Вода благодаря растворенным в ней солям является электролитам, и в ней возникает ток; причем ток переменный, поскольку полярность электродов меняется с частотой в 50 Гц.

Сопротивление воды, однако, достаточно велико. А где есть проводник, ток в нем и электрическое сопротивление, там неизбежен нагрев.

Какие особенности имеют эти электрокотлы для отопления дома?

Достоинства:

Насколько компактны эти котлы, хорошо видно на фото.

  • Дешевизна. Опять-таки простая конструкция, а раз так — цена может быть вполне демократичной.
  • Полная и абсолютная безопасность устройства. При утечке теплоносителя из ТЭНового котла отключение нагрева должно обеспечить термореле, которое может и  не сработать.Здесь же в отсутствии теплоносителя нагрев неизбежно прекратится без дополнительной страховки: нет проводника — нет тока — нет нагрева.

Недостатки:

  • В силу принципа работы в качестве теплоносителя может использоваться только вода.Причем вода с, вполне конкретным удельным сопротивлением: если залить систему отопления дистилятом, котел не будет работать.

Полезно: инструкция к электродному котлу «Галан» просто отсылает пользователя к ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая», рекомендуя привести воду в соответствие с ним. Согласно стандарту, вода должна иметь удельное сопротивление 1300 Ом/см3.

  • Электроды постепенно растворяются в воде. Периодически требуется их замена.

Индукционные котлы

Что представляют собой индукционные электрокотлы для отопления частных домов?

Читайте также  Регулятор мощности для пылесоса своими руками

Говоря упрощенно — вокруг трубы из диэлектрика навита катушка, а внутрь трубы помещен сердечник. Как только в катушке начинает течь ток, благодаря электромагнитной индукции ток возникает и в сердечнике.

Ну, а поскольку течь ему некуда — наведенная разница потенциалов вызывает миграцию заряженных частиц внутри самого сердечника, благодаря чему он ощутимо нагревается.

И эти котлы весьма компактны.

Полезно: казалось бы, столь сложная конструкция и многоэтапная передача энергии должны вызвать падение КПД. Однако этого не происходит: благодаря теплоизоляции снаружи незначительное тепло, выделяемое обмоткой, тоже тратится на нагрев теплоносителя; индукционные токи возникают только внутри катушки, и вся потребляемая обмоткой энергия поглощается сердечником.

Кстати, индукционный электрокотел для отопления дома несложно сделать своими руками. Трубой-изолятором служит 50-миллиметровая труба из сшитого полиэтилена с пресс-фитингами с торцов; обмотка сматывается с любого достаточно мощного трансформатора, а сердечником служит обычный стальной пруток, любым способом зафиксированный внутри трубы.

Достоинства:

  • Ресурс устройства практически неограничен, а отказоустойчивость абсолютна. Сердечнику не страшна накипь или перегрев, обмотка тоже может служить неограниченно долго.
  • В фабричных конструкциях нет разъемных соединений. Раз так — нет потенциальных мест утечки.
  • Какой теплоноситель применяется — котлу все равно. Лишь бы он был жидким.

Недостаток:

  • Относительно альтернатив индукционный электрокотел отопления для дома обойдется несколько дороже.

Общие особенности

Все отопительные электрокотлы для дома обладают рядом общих конструктивных и функциональных особенностей.

  • Конструкция снабжена термостатом, контролирующим температуру теплоносителя и управляющим текущей мощностью котла.Во всех котлах возможно подключение внешнего датчика, позволяющего прогревать воздух в помещении до определенного значения.

Котел может поддерживать постоянную температуру теплоносителя или окружающего воздуха.

  • Электрических котлов для отопления с потребляемой мощностью меньше 3,5 КВт не выпускается. Поэтому любой котел нуждается в отдельном подключении к электрическому щитку.Пытаться приделать к устройству вилку и подключить к розетке — лучший способ обеспечить перегрев проводки.При этом на 220В подключаются котлы мощностью до 7 КВт; устройства большей мощности требуют обязательного наличия в доме 380В.
  • Утверждение о том, что электродные или индукционные котлы более экономичны по сравнению с ТЭНовыми — вежливо говоря, неправда, выдуманная ради улучшения продаж тех или иных устройств.Отопление частного дома электрокотлом любого типа означает превращение в тепло 100 процентов потраченной электрической энергии. Не 95, не 99 — именно 100%. Вспомните школьный курс физики — и картина станет ясной.Другое дело, что не вся выделившаяся тепловая энергия пойдет именно на нагрев теплоносителя; но это уже зависит от конкретной реализации корпуса котла, а не от принципа его работы.

Расчет мощности

Какой должна быть мощность электрокотла для отопления дома?

Расчет невероятно прост: площадь, которую планируется обогревать котлом, достаточно разделить на 10 — и вы получите необходимую пиковую мощность котла.

Важно: не пугайтесь получившейся цифры. Если вы ставите котел мощностью 12 КВт — это вовсе не значит, что котел будет день и ночь потреблять именно столько электричества.
Он все-таки управляется термостатом и большую часть времени проводит, простаивая или работая на меньшей мощности.

Мощность промышленных электрокотлов может исчисляться сотнями киловатт.

Подключение

С точки зрения пожарной безопасности сами котлы вполне безопасны: отопление деревянного дома электрокотлом не может привести к его возгоранию, ни при каких условиях. Как всегда, есть нюанс: нужно учитывать потребляемую котлом мощность при расчете проводки. При недостаточном сечении она будет ощутимо греться, а нагрев проводки уже небезопасен.

Оптимальное сечение медного провода определяется из расчета 8 ампер на 1 мм2 сечения. К котлу мощностью 6 КВт должен вести провод сечением как минимум 6000/220/8=3,4 мм2.

Оптимальная система отопления для электрокотла — водяной теплый пол. Электрические котлы по затратам на обогрев являются самым дорогим классом отопительных устройств: киловатт-час тепловой мощности при текущих расценках на электроэнергию обходится в 3-4 рубля. Расположение источника тепла внизу помещения поможет хотя бы наиболее эффективно применить подведенное тепло.

Альтернативы

Предположим, что газовой магистрали рядом нет, а с дровами связываться не хочется, тогда нужно искать альтернативу газовому отоплению.

Как еще можно использовать электричество для обогрева?

  • Пленочный теплый пол при мощности до 150 вт/м2 не требует разводки радиаторов или труб под полом и не боится низких температур, в отличие от водяного отопления.
  • Тепловые насосы перекачивают тепло с улицы. Их эффективная тепловая мощность — до 5 КВт на один киловатт потребляемой электрической мощности. Однако диапазон рабочей уличной температуры ограничен -25С.
  • Инфракрасные обогреватели создают субъективное ощущение тепла, благодаря чему фактическая температура в помещении может быть ниже.

ИК-панели позволяют ощутимо экономить: снижение температуры воздуха в помещении на 2С  означает меньший на 20% расход электричества.

Заключение

Дополнительную информацию об электрических котлах вы сможете найти в видео в конце статьи. Теплых зим!

Источник: https://otoplenie-gid.ru/kotli/elektricheskiye/54-elektrokotly-dlya-otopleniya-chastnogo-doma

Сколько электроэнергии потребляет электрокотел

Расчет мощности электрокотла для отопления дома
Отопление и горячая вода нужны человеку, ведь без них нельзя прожить. Для решения этой проблемы используют газ, дрова, уголь, электричество. Если раньше для этого использовались печи, сейчас отдают предпочтение котлам. Он может быть газовым, твердотопливным и электрическим. У каждого варианта есть свои преимущества и недостатки. В России самым дешевым вариантом отопления является газ. Но газ – это не всегда безопасно и не во всех районах он есть.

Особая проблема с газом в деревнях и поселках. Электрокотел устанавливают для отопления и нагрева воды там, где нет возможности подключить газ, например на дачах, загородных домах, квартирах без газоснабжения. Простота конструкции привлекают покупателя электрического котла, но за простотой кроется большой расход электроэнергии. В этой статье мы расскажем, какое потребление электроэнергии электрокотлом и как можно сэкономить на электрическом обогреве.

Читайте также  Расчет мощности твердотопливного котла отопления

Типы котлов

Электрокотлы различают по четырём основным характеристикам:

  1. Мощность. От неё зависит потребление электроэнергии.
  2. Устройство. Электрокотел может нагревать теплоноситель разными способами: ТЭНы (КПД до 95%), индукционный нагрев (КПД до 98%), электродные (КПД до 98%).
  3. Количество контуров – 1 или 2.
  4. Конструкция (бойлерная или нет).

Выбор зависит от ваших требований и предпочтений, двухконтурные котлы обеспечат вас не только отоплением, но и горячей водой. Бойлерные экономичнее, с ТЭНами просты в ремонте, а с электродами эффективнее. В каталоге компании Теплодар вы можете посмотреть фото и узнать подробные характеристики https://www.teplodar.ru/catalog/kotli/ котлов. А больше узнать о том, как выбрать электрический котел, вы можете из нашей отдельной статьи, перейдя по ссылке.

Как рассчитать мощность котла

На конечную мощность установки зависит целый ряд факторов. Усреднено принимают потолки до 3-х метров высотой. В этом случае расчет сводится к соотношению 1 кВт на 10 м2, при климате характерном для средних полос. Однако для точного расчета учтите следующий ряд факторов:

  • состояние окон, дверей и пола, наличие щелей на них;
  • из чего выполнены стены;
  • наличие дополнительного утепления;
  • как дом освещается солнцем;
  • климатические условия;

Если у вас в помещении дует со всех щелей, то вам и 3-х кВт на 10 м2 может не хватить. Путь к энергосбережению лежит в использовании качественных материалов и соблюдении всех технологий строительства.

Не следует брать котел с большим запасом, это приведет к высокому потреблению электроэнергии и финансовым расходам. Запас должен быть 10% или 20%.

На итоговую мощность влияет и принцип работы. Посмотрите на сравнительную таблицу, она вам наверняка поможет:

Как рассчитать расход электроэнергии

Чтобы узнать, сколько потребляет электрокотел в сутки или в месяц, нужно рассчитать его режим работы. Во-первых, на полную мощность он у вас работает треть, максимум половину сезона, в период самых сильных морозов. Во-вторых, определитесь с тем, как долго он у вас работает в день. Допустим, что вы днем будете оставлять его в работе на минимальной мощности, а ночью включать на полную. Тогда время потребления максимальной мощности электрокотлом – порядка 6-9 часов. Теперь нужно умножить количество рабочих часов на стоимость 1 кВт/часа электроэнергии.

Приведем пример расчета суточного потребления электрического котла при условиях:

  1. Котел работает на полной мощности 8 часов в сутки.
  2. Мощность котла 9 кВт.
  3. Стоимость электроэнергии 4,04 р за 1 кВт/ч (тариф для жилых помещений оборудованных электропечами и электроотопительными установками на 1 января 2018 года в Москве).

Тогда:

8*9*4,04= 290 рублей в сутки.

Фактически он может работать не на полной мощности 8 часов, а 24 часа на трети мощности, например и т.д. Для расчетов месячных расходов нужно умножить полученное число на количество рабочих дней:

290*30 = 8700 рубля в месяц.

Достаточно большие расходы на электроэнергию электрическим котлом. Для подсчета стоимости отопительного сезона можно умножить количество часов в день на мощность электрокотла и на количество дней в сезоне, после чего полученную сумму разделить на 2. Это поможет учесть период работы в сильные морозы и время работы на минимальной мощности электрического котла ранней осенью и весной.

Как сэкономить деньги

Установка двухтарифного счетчика позволяет сэкономить затраты на отопление электричеством. Московские тарифы для квартир и домов, оборудованных стационарными электроотопительными установками, различают две стоимости:

  1. 4,65 р с 7:00 до 23:00.
  2. 1,26 р с 23:00 до 7:00.

Тогда вы потратите, при условии круглосуточной работы 9 кВт электрического котла включенного на треть мощности:

9*0,3*12*4,65 + 9*0,3*12*1,26 = 150 + 40 = 190 рублей

Разница в суточном расходе – 80 рублей. В месяц вы сэкономите 2400 рублей. Что оправдывает установку двухтарифного счетчика.

Второй способ экономии при использовании двухтарифного счетчика — использование автоматических устройств управления электроприборами.

Заключается в том, чтобы возложить пик потребления электрокотла, бойлера и прочего в ночное время суток, тогда большая часть электроэнергии будет тарифицироваться по 1,26, а не по 4,65.

В то время когда вы находитесь на работе котел может либо отключаться полностью, либо работать в режиме пониженного энергопотребления, например на 10% от мощности. Чтобы автоматизировать работу электрокотла можно использовать программируемые цифровые термостаты или котлы с возможностью программирования.

В заключение хотелось бы отметить, что отопление дома электричеством довольно затратный способ независимо от конкретного способа, будь-то электрокотел, конвектор или другой электрический обогреватель. К нему приходят только в тех случаях, если нет возможности подключиться к газу. Кроме затрат на эксплуатацию электрического котла, вас ждут первоначальные затраты на оформление трёхфазного ввода электроэнергии.

Основные хлопоты, это:

  • оформление пакета документов, в том числе и ТУ, электропроекта и пр.;
  • организация заземления;
  • стоимость кабеля для подключения дома и разводки новой проводки;
  • установка счетчика.

Более того, вам могут отказать в трёхфазном вводе и увеличении мощности, если в вашем районе нет такой технической возможности, когда ТП и так работают на пределе. Выбор типа котла и отопления зависит не только от ваших желаний, но и от возможностей инфраструктуры.

На этом мы и заканчиваем нашу небольшую статью. Надеемся, теперь вам стало понятно, какое реальное потребление электроэнергии электрокотлом и как можно сократить затраты на отоплении дома электричеством.

Источник: https://samelectrik.ru/skolko-elektroenergii-potreblyaet-elektrokotel.html