Quanta elettricità consuma una caldaia elettrica: come calcolare prima dell'acquisto

L'uso dell'elettricità come fonte energetica per il riscaldamento di una casa di campagna è interessante per molte ragioni: facile disponibilità, prevalenza e rispetto dell'ambiente.Allo stesso tempo, il principale ostacolo all'uso delle caldaie elettriche rimangono le tariffe piuttosto elevate.

Hai pensato anche alla fattibilità dell'installazione di un boiler elettrico? Scopriamo insieme quanta elettricità consuma una caldaia elettrica. Per il quale utilizzeremo le regole e le formule di calcolo discusse nel nostro articolo.

I calcoli ti aiuteranno a capire nel dettaglio quanti kW di elettricità dovrai pagare mensilmente se utilizzi una caldaia elettrica per riscaldare una casa o un appartamento. I dati ottenuti ti permetteranno di prendere una decisione definitiva in merito all'acquisto/non acquisto della caldaia.

Metodi per calcolare la potenza di una caldaia elettrica

Esistono due metodi principali per calcolare la potenza richiesta di una caldaia elettrica. Il primo si basa sulla superficie riscaldata, il secondo sul calcolo delle dispersioni termiche attraverso l'involucro dell'edificio.

Il calcolo secondo la prima opzione è molto approssimativo, basato su un unico indicatore: la potenza specifica. Il potere specifico è indicato nei libri di consultazione e dipende dalla regione.

Il calcolo per la seconda opzione è più complicato, ma tiene conto di molti indicatori individuali di un particolare edificio. Il calcolo termotecnico completo di un edificio è un compito piuttosto complesso e scrupoloso. Successivamente verrà considerato un calcolo semplificato, che tuttavia presenta la necessaria precisione.

Indipendentemente dal metodo di calcolo, la quantità e la qualità dei dati iniziali raccolti influiscono direttamente sulla corretta valutazione della potenza richiesta del boiler elettrico.

Con una potenza ridotta, l'apparecchiatura funzionerà costantemente al massimo carico, non fornendo il comfort abitativo necessario. Con una potenza sovrastimata, si verifica un consumo irragionevolmente elevato di elettricità e un costo elevato delle apparecchiature di riscaldamento.

A differenza di altri tipi di combustibile, l’elettricità è un’opzione rispettosa dell’ambiente, abbastanza pulita e semplice, ma è legata alla presenza di una rete elettrica ininterrotta nella regione

La procedura per calcolare la potenza di una caldaia elettrica

Successivamente, considereremo in dettaglio come calcolare la potenza della caldaia richiesta in modo che l'apparecchiatura svolga pienamente il suo compito di riscaldamento della casa.

Fase n. 1: raccolta dei dati iniziali per il calcolo

Per eseguire i calcoli, avrai bisogno delle seguenti informazioni sull'edificio:

• S – area della stanza riscaldata.
• W_colpo – potenza specifica.

L'indicatore di potenza specifica mostra quanta energia termica è necessaria per 1 m² all'una

A seconda delle condizioni naturali locali, si possono assumere i seguenti valori:

• per la parte centrale della Russia: 120 – 150 W/m²;
• per le regioni meridionali: 70-90 W/m²;
• per le regioni settentrionali: 150-200 W/m².

W_colpo - un valore teorico, che viene utilizzato principalmente per calcoli molto approssimativi, perché non riflette la reale dispersione termica dell'edificio. Non tiene conto della superficie vetrata, del numero di porte, del materiale delle pareti esterne o dell'altezza dei soffitti.

I calcoli termici accurati vengono effettuati utilizzando programmi specializzati, tenendo conto di molti fattori. Per i nostri scopi, tale calcolo non è necessario, è del tutto possibile cavarsela calcolando la perdita di calore delle strutture di recinzione esterne.

Quantità da utilizzare nei calcoli:

R – resistenza al trasferimento di calore o coefficiente di resistenza termica. Questo è il rapporto tra la differenza di temperatura ai bordi della struttura di contenimento e il flusso di calore che passa attraverso questa struttura. Ha dimensione m²×⁰С/W.

In realtà è semplice: R esprime la capacità di un materiale di trattenere il calore.

Q – un valore che indica la quantità di flusso di calore che passa attraverso 1 m² superfici con una differenza di temperatura di 1⁰C per 1 ora. Cioè, mostra quanta energia termica perde 1 m² involucro edilizio all'ora con una differenza di temperatura di 1 grado. Ha una dimensione W/m²×H.

Per i calcoli qui riportati non c'è differenza tra Kelvin e gradi Celsius, poiché non è la temperatura assoluta che conta, ma solo la differenza.

Q_generalmente – la quantità di flusso di calore che passa attraverso l'area S della struttura di recinzione in un'ora. Ha la dimensione L/h.

P – potenza della caldaia di riscaldamento.Viene calcolato come la potenza massima richiesta dell'apparecchio di riscaldamento alla massima differenza di temperatura tra l'aria esterna e quella interna. In altre parole, potenza della caldaia sufficiente per riscaldare l'edificio nella stagione più fredda. Ha la dimensione L/h.

Efficienza – fattore di efficienza di una caldaia per il riscaldamento, una quantità adimensionale che mostra il rapporto tra l'energia ricevuta e l'energia spesa. Nella documentazione delle apparecchiature viene solitamente indicato come percentuale di 100, ad esempio 99%. Nei calcoli, viene utilizzato un valore da 1, ad es. 0,99.

∆T – mostra la differenza di temperatura su due lati della struttura di contenimento. Per rendere più chiaro come viene calcolata correttamente la differenza, guarda l'esempio. Se fuori: -30 °C, e all'interno +22°C, quindi ∆T = 22 - (-30) = 52 °C

Oppure lo stesso, ma in Kelvin: ∆T = 293 – 243 = 52K

Cioè, la differenza sarà sempre la stessa per gradi e Kelvin, quindi i dati di riferimento in Kelvin possono essere utilizzati per i calcoli senza correzioni.

D – spessore della struttura di recinzione in metri.

K – coefficiente di conduttività termica del materiale dell'involucro dell'edificio, tratto dai libri di consultazione o SNiP II-3-79 “Building Heat Engineering” (SNiP - codici e regolamenti edilizi). Ha la dimensione W/m×K o W/m×⁰С.

Il seguente elenco di formule mostra la relazione tra le quantità:

• R=d/k
• R=∆T/Q
• Q = ∆T/R
• Q_generalmente = Q × S
• P = Q_generalmente /efficienza

Per le strutture multistrato, la resistenza al trasferimento di calore R viene calcolata separatamente per ciascuna struttura e poi sommata.

A volte il calcolo delle strutture multistrato può essere troppo complicato, ad esempio quando si calcola la perdita di calore di una finestra con doppi vetri.

Cosa bisogna tenere in considerazione quando si calcola la resistenza al trasferimento di calore per le finestre:

• spessore del vetro;
• il numero di bicchieri e gli spazi d'aria tra loro;
• tipo di gas tra i bicchieri: inerte o aria;
• presenza di rivestimento termoisolante del vetro della finestra.

Tuttavia, puoi trovare valori già pronti per l'intera struttura sia dal produttore che nel libro di consultazione, alla fine di questo articolo c'è una tabella per finestre con doppi vetri di un design comune.

Fase n. 2 - calcolo della perdita di calore dal piano seminterrato

Separatamente, è necessario soffermarsi sul calcolo della perdita di calore attraverso il pavimento dell'edificio, poiché il terreno ha una significativa resistenza al trasferimento di calore.

Nel calcolare la perdita di calore del piano interrato è necessario tenere conto della penetrazione nel terreno. Se la casa è al livello del suolo, si presuppone che la profondità sia 0.

Secondo il metodo generalmente accettato, la superficie è divisa in 4 zone.

• 1 zona - arretrare di 2 m dal muro esterno al centro del pavimento lungo il perimetro. In caso di approfondimento dell'edificio, questo viene arretrato dal piano terra al livello del pavimento lungo un muro verticale. Se il muro è interrato per 2 m nel terreno, la zona 1 sarà completamente sul muro.
• 2 zone – si ritira di 2 m lungo il perimetro verso il centro dal confine della zona 1.
• 3 zone – si ritira di 2 m lungo il perimetro verso il centro dal confine della zona 2.
• 4 zone – il piano rimanente.

In base alla prassi consolidata, ogni zona ha la propria R:

• R1 = 2,1 m²×°C/W;
• R2 = 4,3 m²×°C/W;
• R3 = 8,6 m²×°C/W;
• R4 = 14,2 m²×°C/W.

I valori R indicati sono validi per pavimenti non rivestiti. Nel caso dell'isolamento, ogni R aumenta di R dell'isolamento.

Inoltre, per i solai posati su travetti, R viene moltiplicato per un fattore 1,18.

La zona 1 è larga 2 metri. Se la casa è sepolta, è necessario prendere l'altezza delle pareti nel terreno, sottrarla da 2 metri e trasferire il resto sul pavimento

Fase n. 3: calcolo della perdita di calore del soffitto

Ora puoi iniziare a fare i calcoli.

Una formula che può servire per stimare approssimativamente la potenza di una caldaia elettrica:

L=L_colpo ×S

Compito: calcolare la potenza della caldaia richiesta a Mosca, area riscaldata 150 m².

Quando effettuiamo i calcoli, teniamo conto del fatto che Mosca appartiene alla regione centrale, cioè W_colpo può essere preso pari a 130 W/m².

W_colpo = 130 × 150 = 19500 W/h o 19,5 kW/h

Questa cifra è così imprecisa che non richiede la presa in considerazione dell'efficienza delle apparecchiature di riscaldamento.

Ora determiniamo la perdita di calore dopo 15 m² zona del soffitto isolata con lana minerale. Lo spessore dello strato di isolamento termico è di 150 mm, la temperatura dell'aria esterna è di -30°C, all'interno dell'edificio +22°C in 3 ore.

Soluzione: utilizzando la tabella troviamo il coefficiente di conducibilità termica della lana minerale, k=0,036 W/m×°C. Lo spessore d deve essere preso in metri.

La procedura di calcolo è la seguente:

• R = 0,15 / 0,036 = 4,167 M²×°C/W
• ∆T= 22 — (-30) = 52°С
• Q= 52 / 4,167 = 12,48 W/m²× h
• Q_generalmente = 12,48 × 15 = 187 W/ora.

Abbiamo calcolato che la perdita di calore attraverso il soffitto nel nostro esempio sarà 187 * 3 = 561 W.

Per i nostri scopi, è del tutto possibile semplificare i calcoli calcolando la perdita di calore delle sole strutture esterne: pareti e soffitti, senza prestare attenzione alle partizioni interne e alle porte.

Inoltre, puoi fare a meno del calcolo delle perdite di calore per la ventilazione e la rete fognaria. Non terremo conto delle infiltrazioni e del carico del vento. Dipendenza dell'ubicazione dell'edificio dai punti cardinali e dalla quantità di radiazione solare ricevuta.

Da considerazioni generali si può trarre una conclusione. Maggiore è il volume dell'edificio, minore è la perdita di calore per 1 m². Questo è facile da spiegare, poiché l'area delle pareti aumenta quadraticamente e il volume aumenta in un cubo. La palla ha la minima perdita di calore.

Nelle strutture di recinzione vengono presi in considerazione solo gli strati d'aria chiusi. Se la tua casa ha una facciata ventilata, tale strato d'aria è considerato non chiuso e non viene preso in considerazione. Tutti gli strati che precedono lo strato all'aperto non vengono presi: piastrelle o cassette per facciate.

Vengono presi in considerazione gli strati d'aria chiusi, ad esempio nelle finestre con doppi vetri.

Tutte le pareti della casa sono esterne. L'attico non è riscaldato, la resistenza termica dei materiali del tetto non viene presa in considerazione

Fase n. 4: calcolo della perdita di calore totale del cottage

Dopo la parte teorica si può iniziare la parte pratica.

Ad esempio, calcoliamo una casa:

• dimensioni dei muri esterni: 9x10 m;
• altezza: 3 metri;
• finestra con doppi vetri 1,5×1,5 m: 4 pezzi;
• porta in quercia 2.1×0,9 mt, spessore 50 mm;
• Pavimenti in pino da 28 mm, sopra schiuma estrusa da 30 mm di spessore, posati su travetti;
• soffitto in cartongesso 9 mm, sopra lana minerale spessa 150 mm;
• materiale parete: muratura di 2 mattoni di silicato, isolamento con lana minerale da 50 mm;
• il periodo più freddo è di 30°C, la temperatura stimata all'interno dell'edificio è di 20°C.

Effettueremo calcoli preparatori delle aree richieste. Quando si calcolano le zone sul pavimento, si assume una profondità della parete pari a zero. La tavola del pavimento è posata su travetti.

• finestre – 9 m²;
• porta – 1,9 mt²;
• muri, meno finestre e porte - 103,1 m²;
• soffitto - 90 m²;
• superfici calpestabili: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ∆T = 50 °C.

Successivamente, utilizzando i libri di consultazione o le tabelle fornite alla fine di questo capitolo, selezioniamo i valori richiesti del coefficiente di conducibilità termica per ciascun materiale. Ti consigliamo di leggere di più coefficiente di conducibilità termica e i suoi valori per i materiali da costruzione più diffusi.

Per le tavole di pino il coefficiente di conduttività termica deve essere misurato lungo le fibre.

L'intero calcolo è abbastanza semplice:

Passo 1: Il calcolo della perdita di calore attraverso le strutture murarie portanti comprende tre fasi.

Calcoliamo il coefficiente di perdita di calore dei muri di mattoni: R_Ciro = d/k = 0,51/0,7 = 0,73 M²×°C/W.

Lo stesso per l'isolamento delle pareti: R_u.t = d/k = 0,05/0,043 = 1,16 M²×°C/W.

Perdita di calore 1 m² pareti esterne: Q = ΔT/(R_Ciro +R_u.t) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 M²×°C/W.

Di conseguenza la perdita di calore totale dalle pareti sarà: Q_st = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 Wh.

Passo 2: Calcolo delle dispersioni di energia termica attraverso le finestre: Q_finestre = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

Passaggio n. 3: Calcolo delle perdite di energia termica attraverso una porta in rovere: Q_dv = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

Passaggio n. 4: Perdita di calore attraverso il piano superiore - soffitto: Q_sudore = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/ora.

Passaggio n. 5: Calcolo di R_u.t per il pavimento anche in più passaggi.

Per prima cosa troviamo il coefficiente di perdita di calore dell'isolante: R_u.t= 0,16 + 0,83 = 0,99 M²×°C/W.

Aggiungiamo poi R_u.t ad ogni zona:

• R1 = 3,09 M²×°C/W; R2 = 5,29 M²×°C/W;
• R3 = 9,59 M²×°C/W; R4 = 15.19 M²×°C/W.

Passaggio n. 6: Poiché il pavimento è posato su tronchi, moltiplichiamo per un fattore 1,18:

R1 = 3,64 M²×°C/W; R2 = 6,24 M²×°C/W;

R3 = 11,32 M²×°C/W; R4 = 17,92 M²×°C/W.

Passaggio n.7: Calcoliamo Q per ciascuna zona:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 W/h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 W/h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44 W/h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 W/h.

Passaggio n. 8: Ora puoi calcolare Q per l'intero piano: Q_pavimento = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 W/h.

Passaggio n.9: Come risultato dei nostri calcoli, possiamo indicare la quantità di perdita di calore totale:

Q_generalmente = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629Wh.

Il calcolo non ha incluso le perdite di calore associate alla rete fognaria e alla ventilazione. Per non complicare le cose oltre misura, aggiungiamo semplicemente il 5% alle perdite elencate.

Naturalmente è necessaria una riserva, almeno del 10%.

Pertanto, il valore finale della perdita di calore della casa fornito come esempio sarà:

Q_generalmente = 6629 × 1,15 = 7623 W/h.

Q_generalmente mostra la massima perdita di calore di un'abitazione quando la differenza di temperatura tra l'aria esterna e quella interna è di 50 °C.

Se calcoliamo secondo la prima versione semplificata utilizzando Wsp allora:

W_colpo = 130×90 = 11700 W/h.

È chiaro che la seconda opzione di calcolo, sebbene molto più complicata, fornisce un valore più realistico per gli edifici dotati di isolamento. La prima opzione consente di ottenere un valore generalizzato della perdita di calore per edifici con un basso grado di isolamento termico o senza di esso.

Nel primo caso la caldaia dovrà rinnovare completamente le perdite di energia termica che si verificano ogni ora attraverso aperture, soffitti e pareti non coibentate.

Nel secondo caso è necessario riscaldare fino al raggiungimento della temperatura confortevole una sola volta. Quindi la caldaia dovrà solo ripristinare la perdita di calore, il cui valore è notevolmente inferiore rispetto alla prima opzione.

Tabella 1. Conduttività termica di vari materiali da costruzione.

La tabella mostra i coefficienti di conduttività termica per i comuni materiali da costruzione

Tabella 2. Spessore del giunto cementizio per vari tipi di muratura.

Nel calcolo dello spessore della muratura si tiene conto di uno spessore del giunto di 10 mm. A causa dei giunti cementizi, la conduttività termica della muratura è leggermente superiore a quella di un mattone separato

Tabella 3. Conduttività termica di vari tipi di lastre di lana minerale.

Nella tabella sono riportati i valori del coefficiente di conducibilità termica per varie lastre di lana minerale. Per isolare le facciate viene utilizzata una lastra rigida

Tabella 4.Perdita di calore da finestre di vario design.

Denominazioni nella tabella: Ar – riempimento delle finestre con doppi vetri con gas inerte, K – il vetro esterno ha un rivestimento termoprotettivo, spessore del vetro 4 mm, i restanti numeri indicano lo spazio tra i vetri

7,6 kW/h è la potenza massima richiesta stimata che viene spesa per il riscaldamento di un edificio ben isolato. Tuttavia, anche le caldaie elettriche necessitano di una certa carica per alimentarsi e funzionare.

Come hai notato, una casa o un appartamento scarsamente isolati richiederanno grandi quantità di elettricità per il riscaldamento. Inoltre, questo vale per qualsiasi tipo di caldaia. Un adeguato isolamento di pavimenti, soffitti e pareti può ridurre significativamente i costi.

Sul nostro sito web sono presenti articoli sui metodi di isolamento e sulle regole per la scelta dei materiali di isolamento termico. Ti invitiamo a familiarizzare con loro:

• Isolamento di una casa privata dall'esterno: tecnologie popolari + revisione dei materiali
• Isolamento del pavimento mediante travetti: materiali per l'isolamento termico + schemi di isolamento
• Isolamento di un tetto attico: istruzioni dettagliate sull'installazione dell'isolamento termico nel sottotetto di un edificio basso
• Tipi di isolamento per le pareti di una casa dall'interno: materiali per l'isolamento e loro caratteristiche
• Isolamento per il soffitto di una casa privata: tipi di materiali utilizzati + come scegliere quello giusto
• Isolamento fai-da-te di un balcone: opzioni e tecnologie popolari per isolare un balcone dall'interno

Fase n. 5: calcolo dei costi energetici

Se semplifichiamo l'essenza tecnica di una caldaia per il riscaldamento, possiamo chiamarla un normale convertitore di energia elettrica nel suo analogo termico. Durante l'esecuzione del lavoro di conversione, consuma anche una certa quantità di energia. Quelli. la caldaia riceve un'intera unità di elettricità e solo 0,98 di essa viene fornita per il riscaldamento.

Per ottenere un dato accurato del consumo energetico della caldaia elettrica per il riscaldamento oggetto di studio, la sua potenza (nominale nel primo caso e calcolata nel secondo) deve essere divisa per il valore di efficienza dichiarato dal produttore.

In media, l'efficienza di tali apparecchiature è del 98%. Di conseguenza, la quantità di consumo energetico sarà, ad esempio, per l'opzione di progettazione:

7,6 / 0,98 = 7,8 kWh.

Non resta che moltiplicare il valore per la tariffa locale. Quindi calcola il costo totale del riscaldamento elettrico e inizia a cercare modi per ridurli.

Ad esempio, acquista un contatore a due tariffe, che ti consente di pagare parzialmente a tariffe “notturne” più basse. Perché è necessario sostituire il vecchio contatore elettrico con un nuovo modello? La procedura e le regole per eseguire la sostituzione in dettaglio recensito qui.

Un altro modo per ridurre i costi dopo la sostituzione del contatore è includere un accumulatore termico nel circuito di riscaldamento per immagazzinare energia a basso costo durante la notte e utilizzarla durante il giorno.

Fase n. 6: calcolo dei costi di riscaldamento stagionali

Ora che hai imparato il metodo per calcolare le future perdite di calore, puoi facilmente stimare i costi di riscaldamento durante l'intero periodo di riscaldamento.

Secondo SNiP 23-01-99 “Climatologia edilizia” nelle colonne 13 e 14 troviamo per Mosca la durata del periodo con una temperatura media inferiore a 10 °C.

A Mosca questo periodo dura 231 giorni e ha una temperatura media di -2,2 °C. Per calcolare Q_generalmente per ΔT=22,2 °C non è necessario rifare l'intero calcolo.

È sufficiente produrre Q_generalmente di 1 °C:

Q_generalmente = 7623/50 = 152,46 W/h

Pertanto per ΔT= 22,2 °C:

Q_generalmente = 152,46 × 22,2 = 3385Wh

Per trovare l'elettricità consumata, moltiplicare per il periodo di riscaldamento:

Q = 3385 × 231 × 24 × 1,05 = 18766440W = 18766kW

Il calcolo sopra riportato è interessante anche perché permette di analizzare l'intera struttura della casa dal punto di vista dell'efficacia dell'isolamento.

Abbiamo considerato una versione semplificata dei calcoli. Ti consigliamo inoltre di leggere l'intero calcolo termotecnico dell'edificio.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Come evitare la perdita di calore attraverso la fondazione:

Come calcolare la perdita di calore online:

L'uso delle caldaie elettriche come principali apparecchiature di riscaldamento è molto limitato dalle capacità delle reti elettriche e dal costo dell'elettricità.

Tuttavia, come aggiuntivo, ad esempio a caldaia a combustibile solido, può essere molto efficace e utile. Possono ridurre notevolmente i tempi di riscaldamento dell'impianto di riscaldamento oppure essere utilizzati come caldaia principale a temperature non molto basse.

Utilizzi un boiler elettrico per il riscaldamento? Raccontaci quale metodo hai utilizzato per calcolare la potenza richiesta per la tua casa. O forse vuoi semplicemente acquistare una caldaia elettrica e hai domande? Chiedi loro nei commenti all'articolo: cercheremo di aiutarti.