Как рассчитать мощность экономичного электрокотла
Правильный расчет тепловой мощности электрического котла отопления начинается с определения потерь тепла дома.
Методы определения мощности
Величину этих потерь можно рассчитать с помощью различных методов, самые простые из которых:
- Позволяет определить величину потерь тепла дома, зная только площадь.
- Позволяет установить тепловую мощность экономичного электрокотла с высоким КПД, используя объем.
Все электрические котлы отличаются тем, что способны превратить 100% электрической энергии в почти 100% тепловой. Не имеет значения, нагревает он воду ТЭНами, электродами или катушками индуктивности. Благодаря этой особенности после определения потерь тепла дома, не нужно корректировать эту цифру, учитывая КПД котла отопления.
Для сравнения можно взять твердотопливный котел, имеющий КПД 90%. Если 1 кг дров выделяет 3 кВт/ч, это означает, что в теплосеть попадет только 3х0,9 = 2,7 кВт/ч. В случае с электрическими устройствами 3 кВт/ч электроэнергии будут преобразованы в 3 кВт/ч тепловой энергии.
Расчет мощности котла по площади
Для отопления каждого 1 кв. м нужно создавать 100 Вт тепла. Расчёт по формуле:
где S является площадью дома,
k представляет собой коэффициент, определяющий потери тепла в зависимости от температуры воздуха за окном. Для регионов, в которых зимой температура воздуха не опускается ниже -10 °С, он составляет 0,7. Он растет по мере снижения градусов за окном. На каждые 5 °С он становится больше на 0,2. Для регионов, в которых зимой термометры показывают -35 °С, k составляет 1,2.
Такой расчет не всегда является правильным потому, что на потери тепла влияет много факторов. Он подходит для дома, который имеет:
- Окна с двойным стеклопакетом и площадью не более 30% площади всех комнат.
- Среднюю теплоизоляцию (толщина стены равна длине 2 кирпичей, утеплитель толщиной в 15 см).
- Холодный чердак.
- Комнаты, высота которых равна 2,5 м.
Здесь не учтены внешние стены потому, что даже при 1 такой стене корректирующий коэффициент должен составлять 1,1. Для 2 стен он является 1,2, 3 — 1,3 и т. д.
Для отопления вышеупомянутого дома нужно использовать экономичный котел отопления, имеющий мощность 12,65*1,4 = 17,71 кВт/ч. Лучше использовать устройство, которое способно выдать 20 кВт/час.
Факторы, влияющие на тепловую мощность
- Количество внешних стен.
- Тип окон.
- Уровень теплоизоляции стен.
- Площадь окон.
- Высота помещений.
- Наличие утепленного чердака.
Такие же коэффициенты применяются для плохо и очень хорошо утепленных стен соответственно. Когда площадь окон составляет 40% от площади помещения, через окна может выйти дополнительных 10% тепла. Коэффициент составляет 1,1. С дальнейшим ростом соотношения площади окон и площади пола на 10% он поднимается на 0,1.
Высоту помещения стоит брать в расчет тогда, когда она превышает 2,5 м. Для этой цифры корректирующий коэффициент равен 1. С дальнейшим увеличением высоты на 0,5 м он становится больше на 0,5. Для 4-метровых стен он равен 1,15. При наличии холодного чердака, полученную цифру корректировать не нужно. Если же он утеплен или сверху находится отапливаемое помещение, то результат умножают на 0,9 или 0,8.
Расчет котла по объему
Чтобы рассчитать мощность, применяют такую формулу:
где V является объемом дома,
К — коэффициент, показывающий потери тепла в зависимости от теплоизоляции. Имеет следующие значения:
- 0,6-0,9 — для домов, в которых конструкция является улучшенной, стены кирпичные и покрыты двойной теплоизоляцией, окна имеют двойной стеклопакет и относительно небольшую площадь, крыша сделана из теплоизоляционного материала;
- 1-1,9 — для домов, которые характеризуются двойной кирпичной кладкой, небольшим количеством окон и крышей, имеющей обычную кровлю;
- 2-2,9 — для зданий с небольшой теплоизоляцией, то есть тепло задерживают окна и крыша с упрощенной конструкцией, стены с толщиной, равной длине 1 кирпича;
- 3-4 — для деревянных конструкций или зданий, стены которых представляют собой гофрированный металлический лист.
ΔТ является разницей между желанными градусами внутри помещения и температурой за окном.
Оба метода не учитывают наличие в доме косвенного бойлера с хорошим КПД. Если он есть, то полученный результат нужно умножить на 1,2-1,3.
Расчет мощности для ГВС
Он проводится в следующей последовательности:
- Определяется объем теплой воды, которой пользуются все члены семьи.
- Определяется объем горячей воды (90-95 °С), которую будет разбавлять проточная вода, чтобы образовалась жидкость, имеющая комфортную температуру.
- Рассчитывается дополнительная мощность котла.
Пусть в доме живет семья, которая за сутки использует 150 л теплой воды, то есть жидкости с температурой 37 °С. Такая вода будет подаваться после смешивания горячей и проточной воды. Объем горячей воды определяют по формуле:
где
- Vв является объемом востребованной теплой воды,
- Тж — желаемая температура теплой воды на выходе из крана,
- Тп — температура проточной воды,
- Тг — температура нагретой жидкости в косвенном бойлере.
Формула определения дополнительной мощности такова:
где с является удельной теплоемкостью воды (всегда равняется 4,218 кДж/кг*К),
m — масса воды,
ΔT представляет собой разницу между температурами нагретой и проточной воды.
Для отопления дома нужно приобрести электрокотел отопления с мощностью 20+5,1 = 25,1 кВт/час. Это в том случае, если вода в котле должна нагреваться за 1 час. Если ее нужно нагревать за 2, то можно установить котел, мощность которого равна 20+2,55 = 22,55 кВт/час.
