Как рассчитать мощность котла для отопления дома

Отличной альтернативой дорогостоящим сложным в подключении газовым, твердотопливным, дизельным теплогенераторам выступает электрокотел на 3 квт для отопления небольших площадей квартир, дач, офисов, магазинов и т.д. Его ультракомпактные размеры делают возможной установку не только в специально отведённых помещениях, но и в жилых комнатах. Оборудование легко монтируется на стену и не доставляет хлопот хозяевам дома, так как работает абсолютно бесшумно.

Отопление электрическим котлом

Работа любого отопительного устройства заключается в едином принципе -подогреве теплоносителя до установленной пользователем температуры и транспортировки его в отопительную систему, где оно циркулирует по радиатору, отдавая тепло в помещение.

Однако существуют различные виды этих самых электрических котлов:

Отопление электрическим котлом
  1. Инвертный (индукционный). Нагрев жидкости происходит за счет электромагнитной индукции, благодаря переменному магнитному полю образовывается магнитный ток.

    Для преобразования токов обычный ток из электрической магистрали (или аккумулятора), благодаря инвертору преобразовывается в переменный ток.

  2. ТЭНовый. Нагрев теплоносителя осуществляется электрическим ТЭНом (трубчатый электроводонагреватель). Расход электричества не имеет зависимости от температуры жидкости.

    По истечению времени КПД данного устройства снижается на 10-15 %. Данное устройство не является долговечным, это обусловлено прежде всего низким качеством воды.

  3. Ионный (электродный). Нагрев воды происходит за счет выделяемого тепла, когда протекает ток от электрода к электроду, другими словами, подогрев жидкости происходит благодаря омическому нагреву.

    В данном устройстве, когда происходит нагрев жидкости, снижается его сопротивление, однако, возрастает электропроводность. Это устройство увеличивает мощность постепенно, расход электричества зависит от заданной температуры и от объема теплоносителя в отопительном контуре.

Для решения проблемы тепла в доме необходимо учесть следующие факторы:

  • Стоимость самого отопительного котла, и затраты связанные с его установкой.
  • Его габариты.
  • Коэффициент полезного действия.
  • Дополнительные функции, помогающие экономить ресурсы.
Отопление электрическим котлом

Электромонтаж в однофазной сети

Как мы уже говорили, подсоединять водонагреватель к однофазной сети можно через вилку либо отдельно запитанный кабель. На первом варианте даже останавливаться нет смысла, т.к. вставить вилку в розетку сможет любой.

Что касается второго варианта, то для начала необходимо осуществить расчет сечения кабеля по току (если необходимый диаметр жил не указан в паспорте изделия), после чего подвести проводник к месту установки котла. Далее все просто – соединяем фазу, ноль и заземление с соответствующими клеммами в агрегате (на них указана маркировка). К Вашему вниманию принципиальная схема подключения электрического котла с терморегулятором в систему отопления:

Недостатки использования стабилизатора

Что будет, если подключить котел через стабилизатор? Тут есть несколько нюансов.

Во-первых, это дорого. Зачастую стоимость стабилизатора сопоставима со стоимостью котла. К тому же, любое дополнительное устройство в системе приводит к снижению надежности всей системы.

Во-вторых, любой стабилизатор повышает напряжение на выходе за счет увеличения потребляемого тока на входе. Закон сохранения энергии работает четко.

Другими словами, при 220 вольтах наш 6-киловаттный электрокотел потребляет от сети около 27 А. Если напряжение снизится, например, до 170 вольт, то потребляемый от сети ток возрастет до 35 А (без учета КПД самого стабилизатора).

Это нужно учитывать. Перед подключением стабилизатора необходимо проверить пороги срабатывания автоматов защиты, а также соответствие электропроводки требованиям ПУЭ в условиях возросшего тока.

Третий нюанс вытекает из второго. Известно, что просадка напряжения бытовой сети происходит по двум причинам: превышение предельной мощности трансформаторной подстанции (насыщение трансформатора с последующим выходом его из строя) или, чаще, большое падение напряжения на линии электропередачи (низкое качество соединений, недостаточное сечение провода).

Величина падения напряжения на ЛЭП рассчитывается по закону Ома:

U = IR [В], где I — ток в линии, А R — общее сопротивление ЛЭП, Ом

При попытке стабилизатора «вытянуть» напряжение до требуемого уровня, ток в сети повышается, что, в свою очередь, приводит к дополнительной просадке напряжения. Процесс коррекции повторяется до тех пор, пока стабилизатор не уходит в защиту из-за слишком низкого входного напряжения.

Читайте также:  ПТО-2300: малогабаритная отопительная печь 2х3

На самом деле, описанная выше ситуация маловероятна. Такое возможно только если вы являетесь единственным потребителем на всей линии электропередачи. Но то, что стабилизаторы создают дополнительную нагрузку на сеть — чистая правда.

Как выбрать

Для того чтобы электрокотлы на 3 квт для отопления дома эффективно выполняли свои функции, важно ещё при покупке обратить внимание на ряд моментов

  1. комплектация. Удобно, когда в корпус оборудования уже вмонтированы насос, расширительный бак, предохранительная арматура (обвязка). Их не придётся подбирать и приобретать дополнительно
  2. функционал. Важно определиться с тем, будет ли электрокотел 3 квт применяемый для отопления обеспечивать и горячее водоснабжение (ГВС). Для этого выпускаются двухконтурные модели, производящие нагрев в проточном режиме. Их производительность не слишком высока, однако достаточна для обслуживания 1-2 потребителей, например, душа и кухонной мойки
  3. производитель. Несмотря на возможность переплаты, предпочтение лучше отдать проверенным брендам. Они заботятся о своей репутации, потому вероятность брака их продукта минимальна, а гарантийные обязательства выполняются в полном объёме

Как подсчитать реальные теплопотери строения

Тепло теряется из помещения через стены, окна, пол, крышу, вентиляционную систему. На размеры теплопотерь влияют многие факторы: разница между температурой внутри здания и на улице, теплопроводные свойства строительных материалов. Теплопроводность стен, дверей, окон, пола и потолочного перекрытия отличается друг от друга. Единицей измерения сопротивления теплопередаче служит Вт/м2, данная характеристика означает количество потерянного тепла с 1 м² ограждающей конструкции   при определенном интервале температур.

Формула №1 для определения сопротивления теплопередаче: R = ΔT/q

  • R – сопротивление теплопередаче (°Схм²/Вт или °С/Вт/м²);
  • ΔT – разность температуры на улице и в здании (°С);
  • q — количество теплопотери на квадратный метр поверхности ограждающих конструкций (Вт/м²).

При определении сопротивления теплопередаче R многослойных конструкций, показатели сопротивления теплопередаче каждого слоя суммируются. В данном расчете учитывается средняя температура на улице самой холодной недели за год, в справочных источниках указывается сопротивление теплопередаче исходя из этих условий. Например, сопротивление теплопередаче материалов при ΔT = 50°С (Тснаружи = –30°С, Твнутри = 20°С).

При определении теплопроводных свойств окон учитывается:

  1. Сопротивление теплопередаче материалов оконных конструкций и их теплопотери при ΔT = 50°С. толщина стекла (мм).
  2. Толщина зазора между стеклами в мм.
  3. Вид газа, заполняющего зазор: воздух или аргон.
  4. Наличие прозрачного теплозащитного покрытия.

Распространенной ошибкой является мнение, что теплопотери можно компенсировать, выбрав котел большей мощности. На самом деле, разумнее максимально предотвратить нежелательные теплопотери за счет теплоизоляции окон, крыши, дверей, чем ежемесячно переплачивать за газ или электроэнергию. Одни только стеклопакеты сокращают потерю тепла примерно в 2 раза, что позволяет сэкономить 800 кВт/ч электроэнергии в месяц. Более точно теплопотери вычисляют методом пропорции.

Формула №2 для определения сопротивления теплопередаче конструкций из комбинированных материалов: R2 = R1хΔT2/ΔT1

R1 — теплопотери при разности температуры ΔT1 = 50°С;

R2 — теплопотери при разности температуры ΔT2 в соответствии с конкретными данными.

Пример расчета теплопотери стены:

  • Толщина стены 20 см,
  • Материал стены — сруб из бруса. В справочнике материалов находят значение сопротивления теплопередаче R. Для бруса R=0,806 м²×°С/Вт.

Разница температур ΔT равняется 50°С. Подставив значения в формулу №1:

R = ΔT/q, получают значение теплопотери для 1м² 50/0,806 = 62 Вт/м².

Точно также определяют теплопотери и для всех других материалов. Чем больше разность температуры на улице и внутри здания ΔT, тем выше теплопотери.

В большинстве строительных справочников для удобства расчета приводятся готовые показатели теплопотери различных типов строительных конструкций при отдельных значениях температуры воздуха в зимний период.

Например, теплопотери угловых помещений, где оказывает влияние завихрение воздуха, и не угловых, а также помещения на верхних и нижних этажах, которые также отличаются по степени обогрева.

Пример: расчет теплопотерь угловой комнаты, расположенной на первом этаже

1.  Исходные параметры комнаты:

  • размеры и площадь — 10.0 м х 6.4 м, S= 64.0 м²;
  • высота потолка — 2.7 м;
  • количество наружных стен – 2;
  • материал и толщина наружных стен — кладка в 3 кирпича (76 см);
  • количество окон с двойным остеклением – 4;
  • размеры окон: высота — 1.8 м, ширина — 1.2 м;
  • пол — деревянный утепленный;
  • перекрытия: внизу — подвал, наверху – чердачное помещение;
  • предполагаемая температура в комнате +20°С;
  • расчетная температура на улице -30°С.
Читайте также:  Анод для водонагревателя — магниевый и титановый. Для чего нужен?

Расчетные действия:

2.  Сначала вычисляют площади поверхностей, теряющих тепло.

Площадь наружных стен без учета окон (Sстен): (6.4+10)х2.7 – = м². Площадь окон (Sокон): = м². Площадь потолка (Sпотолка): = 64.0 м².

Площадь пола (Sпола): = 64.0 м².

Показатели площади внутренних перегородок и дверей в данном расчете отсутствуют, так через них не происходит потеря тепла.

3.  Определяют сопротивление теплопередаче для стены из кирпича:

R = ΔT/q, где ΔT=50, а q кирпичной стены =

Таким образом, R=50/, и составляет 84,46 м²×°C⁄Вт.

4.  Далее рассчитывают потери тепла Q всех поверхностей ограждающих конструкций:

  • Qстен=35,64х84,46 = 2956.1 Вт,
  • Qокон = = 1166.4 Вт,
  • Qпола = 64×26 = 1664.0 Вт,
  • Qпотолка = 64х35 = 2240.0 Вт.

Итого: сумма теплопотерь комнаты площадью 64 кв.м. Qсумма=8026.5 Вт.

В данном примере наибольшие теплопотери приходятся на стены, в меньшей степени на потолок, пол, окна. Результат расчета отражает тепловые потери комнаты в сильные морозы при температуре -30 C°. Чем выше температура воздуха на улице, тем меньше утечка тепла из помещения.

Автоматика управления электрокотлов

Электрический котел с Аналоговой системой управления Электрический котел с Электронной системой управления Электрический котел с Электронной системой управления, жк. дисплей

Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов

Электрические котлы отличаются автоматикой управления. Получили широкое распространение две системы управления: аналоговая и электронная.

Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов

Аналоговая система управления— самая простая, индикация режимов работы как правило осуществляется с помощью сигнальных ламп или светодиодов. Переключение режимов выполняется выключателями, температура задается вращающейся ручкой механического термостата. Запрограммировать такую систему для работы по графику нельзя. Расширить интеллектуальные возможности такой аналоговой системы управления можно очень легко и быстро. В большинстве случаев предусмотрена возможность подключения внешнего термостат. Если в качестве внешнего термостата подключить программируемый термостат, то потребитель получит возможность более гибко и точно управлять электрическим котлом. При желании и необходимости можно подключит термостат с выходом в интернет, что даст возможность управлять котлом из любой точки земного шара, с помощью смартфона ,планшета или компьютера.

Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов

Электронная система управления все больше и больше пользуется спросом у потребителя. Она точнее и удобней чем аналоговая. Режимы работ выводятся на экран. Сами экраны могут быть разными как лед , так и жидкокристаллическими .Выбор режима осуществляется с помощью кнопок управления или сенсоров. В старших сериях котлов электронные системы имеют функции программирования. Электронные системы управления в фирменных электрических котлах таких как : Бош, Вайлант, Протерм и прочих совмещаются с другим отопительным оборудование своих брендов. К электронным системам управления так же можно подключит внешние термостаты.

Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов
Автоматика управления электрокотлов

Расчет мощности электрического котла

Определившись с моделью и совместимостью, вы задаете себе вопрос: как установить электрокотел в частном доме, чтобы он не расходовал лишних средств?

Существует золотое правило: Всякая избыточная мощность приводит к перерасходу энергии.

Для перевозки четырех пассажиров не используют рейсовый автобус. Так же точно, для отопления домовладения площадью 80 м², незачем покупать агрегат, рассчитанный на 350 м². Расчет мощности котла не делается «на глазок». Мы знаем, что в теории, на 100 м² уходит 10 кВт энергии. Однако реальные условия вносят ощутимые коррективы.

  • Площадь отапливаемого помещения делится на жилое и подсобное. Вот вам первая поправка. Технические помещения можно учитывать с коэффициентом –50%.
  • Теплоизоляция стен (пола, крыши). Этот коэффициент вы сможете рассчитать, заглянув в паспорт использованного материала (% сохранения тепла предназначен не только для рекламных целей).
  • Собственно, материал стен, из которого построен дом.
  • Площадь остекления, размеры и количество входных дверей, балконы, выходы на веранды – учитывается каждая мелочь.
  • Естественная и принудительная вентиляция. Возможность ее блокировки для сохранения тепла.
  • Высота потолков, этажность жилого дома.
  • Большое влияние на сохранение тепла оказывает наличие подвала.

Базовая мощность рассчитывается по формуле: W=S×Wуд/10

  • W — полученная мощность электрооборудования в кВт;
  • S — площадь помещения (при высоте потолков 2.5 м) в квадратных метрах;
  • Wуд — коэффициент, устанавливаемый для каждого региона. Его можно узнать в вашем департаменте ЖКХ.
Читайте также:  Как выполняется подключение газового котла к системе отопления?

В целом по стране он выглядит так:

  • южные регионы: 0.7;
  • средняя полоса: 1–1.2;
  • северные территории: 1.5–2 и выше.

К полученному значению следует прибавить 15–20%, на случай погодного экстрима и постепенного износа оборудования.

Процедуры установки

Для подвеса аппарата нужна монтажная планка, которая входит в комплект поставки: ее крепят к стене четырьмя дюбелями или анкерными болтами с обязательным выравниванием по горизонтали и вертикали. Если это напольный котел, то он устанавливается на специальную подставку.

Аппарат необходимо заземлить, осмотреть и убедиться, что он находится в правильном положении, давление воды в системе в норме, а также присоединены все коммуникации.

Электрические отопительные агрегаты должны подключаться проводом, сечение которого указано в документации на оборудование. Провода ведутся в специальных защитных коробах.

Как рассчитать расходы на отопление дома котлом

Для подсчета необходимой производительности оборудования и расходов, нужно понимать, какой климат, площадь, объем жилого помещения, степень утепления и количество тепловых потерь

Применяя для этого турбинные аппараты, необходимо также принимать во внимание число энергии, которое тратится на нагревание воздуха. Для определения производительности и расходов котла, вначале необходимо подсчитать тепловые потери

Сделать это сложно, поскольку нужно учитывать большое число составляющих, в частности материалы возведения стен с перекрытиями, кровлей и тому подобное. Также следует понимать тип отопительной разводки, наличие теплого пола и бытовой техники, которая выделяет тепло.

Для точного подсчета потерь тепла и расходов на отопление профессионалами используются тепловизоры. Затем они вычисляют необходимый показатель по сложным формулам. Естественно, что рядовой пользователь не будет разбираться в том, какие нюансы тепловой техники. Для них есть доступные методики, которые позволяют быстрым и оптимальным способом делать расчеты оптимальной производительности оборудования.

Самым доступным способом является использование универсальной формулы, где 10 квадратных метров равно 1 киловатту. В соответствии с ценовой политикой региона, стоимость 1 кубометра газа днем стоит около 4 рублей, а ночью 3 рублей. В итоге на отопительный сезон придется потратиться 6300 рублей на 10 квадратных метров.

Узнать количество оптимальной производительности нагревателя можно с помощью удобного калькулятора. Чтобы все правильно посчитать и получить итоговый результат, потребуется введение общей площади обогрева. Далее нужно заполнение информации о том, какой тип остекления, уровень теплоизоляции стен с полом и потолками используется. Из дополнительных параметров учитывают также высоту расположения потолка в помещении, введение сведений о количестве стен, которые взаимодействуют с улицей. Учитывают также тот факт, сколько этажей в здании и имеются ли сооружения поверх него. Только после этого можно узнать актуальные цены на 1 кубометр и все подсчитать.

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 жидкость для системы отопления применяется в данном случае;
  • схема разводки труб отопления.

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.

Зависимость мощности электрических котлов от теплоносителя

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.