Hvor meget strøm bruger en el-kedel? Hvordan man foretager beregninger før køb

Brugen af elektricitet som energikilde til opvarmning af et landhus er attraktivt af mange grunde: let tilgængelighed, udbredelse, miljøvenlighed. Samtidig er de ret høje takster den største hindring for brugen af el-kedler.

Har du også overvejet om det er hensigtsmæssigt at installere en el-kedel? Lad os sammen finde ud af, hvor meget strøm en el-kedel bruger. For at gøre dette bruger vi reglerne for beregninger og formlerne, der er gennemgået i vores artikel.

Beregningerne vil hjælpe med at forstå i detaljer, hvor mange kWh elektricitet du skal betale månedligt, hvis du bruger en el-kedel til opvarmning af et hus eller en lejlighed. De opnåede tal vil gøre det muligt at træffe en endelig beslutning om at købe eller ikke købe kedlen.

Metoder til beregning af el-kedlens effekt

Der kan skelnes mellem to hovedmetoder til beregning af den nødvendige effekt for en el-kedel. Den første er baseret på det opvarmede areal, den anden på beregning af varmetab gennem klimaskærmen.

Beregningen efter den første metode er meget grov, baseret på en enkelt parameter – specifik effekt. Den specifikke effekt er angivet i opslagsbøger og afhænger af regionen.

Beregningen efter den anden metode er mere kompleks, men tager højde for mange individuelle parametre for den specifikke bygning. En fuld termisk beregning af bygningen – er en ret kompleks og omhyggelig opgave. Nedenfor vil en forenklet beregning blive præsenteret, der alligevel har den nødvendige nøjagtighed.

Uanset beregningsmetoden påvirker mængden og kvaliteten af de indsamlede data direkte den korrekte vurdering af den nødvendige effekt for el-kedlen.

Hvis effekten er for lav, vil udstyret konstant arbejde med maksimal belastning uden at give den nødvendige boligkomfort. Hvis effekten er for høj, fører det til unødvendigt stort elforbrug og høje omkostninger til varmeudstyr.

I modsætning til andre brændstoftyper er elektricitet – et miljøvenligt, ret rent og enkelt alternativ, men det er afhængigt af en pålidelig elforsyning i området.

Fremgangsmåde til beregning af el-kedlens effekt

Herefter ser vi nærmere på, hvordan man beregner den nødvendige kedeleffekt, så udstyret fuldt ud kan opfylde sin opgave med at opvarme huset.

Trin #1 – indsamling af indledende data til beregning

Til beregningerne kræves følgende oplysninger om bygningen:

• S – arealet af det opvarmede rum.
• W_ud – specifik effekt.

Den specifikke effektindikator viser, hvor meget varmeenergi der er nødvendig pr. 1 m² i 1 time.

Afhænger af lokale naturforhold, følgende værdier kan anvendes:

• for det centrale Rusland: 120 – 150 W/m²;
• for sydlige regioner: 70-90 W/m²;
• for nordlige regioner: 150-200 W/m².

W_ud er en teoretisk størrelse, som hovedsageligt anvendes til meget grove beregninger, da den ikke afspejler bygningens faktiske varmetab. Den tager ikke højde for glasareal, antal døre, ydervæggenes materiale eller loftshøjde.

En præcis varmeteknisk beregning udføres ved hjælp af specialiserede programmer under hensyntagen til mange faktorer. Til vores formål er en sådan beregning ikke nødvendig; vi kan klare os med at beregne varmetabet fra de udvendige klimaskærmselementer.

Størrelser, der skal indgå i beregningerne:

R – varmeoverførselsmodstand eller varmemodstandskoefficient. Det er forholdet mellem temperaturforskellen på tværs af klimaskærmen og varmestrømmen, der passerer gennem konstruktionen. Har dimensionen m²×⁰C/W.

Faktisk er det enkelt – R udtrykker materialets evne til at holde på varmen.

Q – en størrelse, der angiver mængden af varmestrøm, der passerer gennem 1 m² overflade ved en temperaturforskel på 1⁰C i 1 time. Det vil sige, den viser, hvor meget varmeenergi 1 m² klimaskærm taber pr. time ved en temperaturforskel på 1 grad. Har dimensionen W/m²×h.

For de beregninger, der er vist her, er der ingen forskel mellem kelvin og grader Celsius, da det ikke er den absolutte temperatur, der er vigtig, men kun forskellen.

Q_obshch – mængden af varmestrøm, der passerer gennem arealet S af klimaskærmen i timen. Har dimensionen W/h.

P – varmekedlens effekt. Beregnes som den nødvendige maksimale effekt af varmeudstyret ved den maksimale forskel mellem udendørs og indendørs temperatur. Med andre ord tilstrækkelig kedeleffekt til at opvarme bygningen i den koldeste sæson. Har dimensionen Wh.

KPD – varmekedlens virkningsgrad, en dimensionsløs størrelse der viser forholdet mellem opnået energi og forbrugt energi. I udstyrsdokumentation angives den normalt i procent af 100, f.eks. 99%. I beregninger anvendes en værdi fra 1, dvs. 0,99.

∆T – viser temperaturforskellen på begge sider af den omsluttende konstruktion. For at gøre det lettere at forstå, hvordan forskellen beregnes korrekt, se eksemplet. Hvis det er -30 °C udenfor og +22 °C indenfor, så er ∆T = 22 – (-30) = 52 °C

Eller også, men i kelvin: ∆T = 293 – 243 = 52 K

Det vil sige, at forskellen altid vil være den samme for grader og kelvin, så referenceværdier i kelvin kan anvendes uden korrektion i beregninger.

d – tykkelsen af den omsluttende konstruktion i meter.

k – varmeledningskoefficienten for materialet i den omsluttende konstruktion, som hentes fra opslagsværker eller SNiP II-3-79 "Bygningsvarmeteknik" (SNiP – bygningsregler og -normer). Har dimensionen W/(m·K) eller W/(m·°C).

Den følgende liste med formler viser sammenhængen mellem størrelserne:

• R = d / k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_samlet = Q × S
• P = Q_samlet / KPD

For flerlagede konstruktioner beregnes varmeoverførselsmodstanden R for hver konstruktion separat og summeres derefter.

Nogle gange kan beregningen af flerlagede konstruktioner være for omfangsrig, f.eks. ved beregning af varmetab fra et vindues termorude.

Hvad skal man tage højde for ved beregning af varmeoverførselsmodstand for vinduer:

• glastykkelse;
• antal glas og luftspalter mellem dem;
• type gas mellem glassene: inert gas eller luft;
• tilstedeværelse af varmeisolerende belægning på vinduesglasset.

Man kan dog finde færdige værdier for hele konstruktionen enten hos producenten eller i en håndbog. I slutningen af denne artikel er der en tabel for termoruder med almindelig konstruktion.

Trin #2 – beregning af varmetab i gulvet i stueetagen

Separat skal man fokusere på beregningen af varmetab gennem bygningens gulv, da jorden giver betydelig modstand mod varmeoverførsel.

Ved beregning af varmetab i kælderetagen skal man tage hensyn til nedgravningen i jorden. Hvis huset står i jordhøjde, sættes nedgravningen til 0.

Efter almindelig praksis opdeles gulvarealet i 4 zoner.

• Zone 1 – der trækkes 2 m fra yder væggen mod midten af gulvet langs omkredsen. I tilfælde af nedgravning af bygningen trækkes der fra jordniveau til gulvniveau langs den lodrette væg. Hvis væggen er nedgravet 2 m i jorden, vil zone 1 være helt på væggen.
• Zone 2 – der trækkes 2 m langs omkredsen mod midten fra grænsen af zone 1.
• Zone 3 – trækker 2 m langs omkredsen ind mod centrum fra grænsen til zone 2.
• Zone 4 – det resterende gulv.

For hver zone er der fastsat egne R-værdier baseret på praksis:

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

De angivne R-værdier gælder for ubelagte gulve. Ved isolering øges hver R med isoleringens R-værdi.

For gulve lagt på strøer ganges R desuden med en faktor på 1,18.

Zone 1 har en bredde på 2 meter. Hvis huset er nedgravet, skal man tage væggenes højde i jorden, trække fra 2 meter og overføre resten til gulvet.

Trin #3 – beregning af varmetab i loftet

Nu kan man gå i gang med beregningerne.

En formel, der kan bruges til en grov vurdering af elkedlens effekt:

W=W_ud × S

Opgave: Beregn den nødvendige kedeleffekt i Moskva, opvarmet areal 150 m².

Ved beregningerne tager vi højde for, at Moskva ligger i den centrale region, dvs. W_ud kan antages at være 130 W/m².

W_ud = 130 × 150 = 19500 Wh eller 19,5 kWh

Dette tal er så unøjagtigt, at det ikke kræver hensyntagen til varmeudstyrets virkningsgrad.

Lad os nu bestemme varmetabet gennem 15 m² loftareal, isoleret med mineraluld. Isoleringslagets tykkelse er 150 mm, udendørstemperatur -30 °C, indendørstemperatur +22 °C i løbet af 3 timer.

Løsning: I tabellen finder vi mineralulds varmeledningsevnekoefficient, k=0,036 W/m×°C. Tykkelsen d skal angives i meter.

Beregningsgangen er som følger:

• R = 0,15 / 0,036 = 4,167 m²×°C/W
• ∆T = 22 – (-30) = 52 °C
• Q = 52 / 4,167 = 12,48 W/m²×h
• Q_total = 12,48 × 15 = 187 Wh.

Vi har beregnet, at varmetabet gennem loftet i vores eksempel vil være 187 * 3 = 561 W.

Til vores formål er det helt acceptabelt at forenkle beregningerne ved kun at beregne varmetab fra ydre konstruktioner: vægge og lofter, uden at tage hensyn til indvendige skillevægge og døre.

Derudover kan vi undlade at beregne varmetab for ventilation og kloak. Vi vil ikke medregne infiltration og vindbelastning. Afhængighed af bygningens placering i forhold til verdenshjørnerne og mængden af modtaget solstråling.

Ud fra generelle betragtninger kan man drage én konklusion. Jo større bygningens volumen er, desto mindre varmetab pr. 1 m². Det er let at forklare, da vægarealet stiger kvadratisk, mens volumen stiger kubisk. En kugle har det mindste varmetab.

I de omsluttende konstruktioner medregnes kun lukkede luftlag. Hvis dit hus har en ventileret facade, betragtes dette luftlag som ikke-lukket og medregnes ikke. Alle lag, der kommer før et ikke-lukket luftlag, såsom facadefliser eller kassetter, medregnes ikke.

Lukkede luftlag, for eksempel i termoruder, medregnes.

Alle husets vægge er ydervægge. Loftsrummet er ikke opvarmet, og varmemodstanden fra tagmaterialerne medregnes ikke.

Trin #4 – beregning af det samlede varmetab for villaen

Efter den teoretiske del kan vi gå videre til den praktiske.

Lad os for eksempel beregne et hus:

• ydervægsmål: 9×10 m;
• højde: 3 m;
• vindue med termorude 1,5×1,5 m: 4 stk;
• egetræsdør 2,1×0,9 m, tykkelse 50 mm;
• fyrretræsgulve 28 mm, oven på ekstruderet polystyrenskum med en tykkelse på 30 mm, lagt på strøer;
• loft af gipsplader 9 mm, oven på mineraluld med en tykkelse på 150 mm;
• vægmateriale: murværk af 2 kalksandsten, isolering med mineraluld 50 mm;
• den koldeste periode – 30 °C, beregnet indetemperatur 20 °C.

Lad os foretage de indledende beregninger af de nødvendige arealer. Ved beregning af gulvzoner antager vi nul indstøbning af vægge. Gulvbrædderne er lagt på strøer.

• vinduer – 9 m²;
• dør – 1,9 m²;
• vægge, minus vinduer og dør – 103,1 m²;
• loft – 90 m²;
• gulvzoner: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Derefter vælger vi de nødvendige værdier af varmeledningsevnekoefficienten for hvert materiale fra opslagsværker eller tabellerne i slutningen af dette kapitel. Vi anbefaler at sætte sig nærmere ind i varmeledningsevnekoefficienten og dens værdier for de mest populære byggematerialer.

For fyrretræsbrædder skal varmeledningsevnekoefficienten tages langs fibrene.

Hele beregningen er ret simpel:

Trin nr. 1: Beregning af varmetab gennem bærende vægkonstruktioner omfatter tre handlinger.

Beregn varmetabskoefficienten for murede vægge: R_mur = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Samme for vægisolering: R_iso = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

Varmetab for 1 m² ydervægge: Q = ΔT/(R_mur + R_iso) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×°C/W.

Samlet varmetab for vægge bliver: Q_væg = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 W/h.

Trin 2: Beregning af varmetab gennem vinduer: Q_vind = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

Trin 3: Beregning af varmetab gennem egetræsdør: Q_dør = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

Trin 4: Varmetab gennem øvre etageadskillelse – loft: Q_loft = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

Trin 5: Beregn R_iso for gulvet på samme måde i flere trin.

Først finder vi varmetabskoefficienten for isoleringen: R_iso = 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Derefter lægges R_iso til hver zone:

• R1 = 3,09 m²×°C/W; R2 = 5,29 m²×°C/W;
• R3 = 9,59 m²×°C/W; R4 = 15,19 m²×°C/W.

Trin 6: Da gulvet er lagt på strøer, ganges med faktor 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.

Trin nr. 7: Beregn Q for hver zone:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824 Wh;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144 Wh;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44 Wh;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6 Wh.

Trin nr. 8: Nu kan vi beregne Q for hele gulvet: Q_gulv = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018 Wh.

Trin nr. 9: Som resultat af vores beregninger kan summen af de totale varmetab angives:

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

Varmetab i forbindelse med kloakering og ventilation er ikke medregnet. For at undgå overflødig kompleksitet tilføjer vi blot 5% for de nævnte lækager.

Naturligvis er der brug for en margen, mindst 10%.

Således vil det endelige tal for varmetabet i det eksempel, der er givet, være:

Q_samlet = 6629 × 1,15 = 7623 Wh.

Q_total viser husets maksimale varmetab ved en temperaturforskel på 50 °C mellem udendørs- og indendørsluft.

Hvis man beregner efter den første forenklede variant via W_spec så:

W_ud = 130 × 90 = 11700 Wh.

Det er klart, at den anden beregningsmetode, selvom den er væsentligt mere kompliceret, giver et mere realistisk tal for bygninger med isolering. Den første metode giver en generaliseret værdi for varmetab for bygninger med lav eller ingen isolering.

I det første tilfælde vil kedlen hver time skulle fuldt ud genoprette det varmetab, der opstår gennem åbninger, etager og vægge uden isolering.

I det andet tilfælde skal man kun opvarme én gang, indtil en behagelig temperatur er nået. Derefter behøver kedlen kun at genoprette varmetabet, hvis størrelse er betydeligt lavere end i det første tilfælde.

Tabel 1. Varmeledningsevne for forskellige byggematerialer.

Tabellen viser varmeledningskoefficienter for almindelige byggematerialer.

Tabel 2. Tykkelse af cementfuge ved forskellige murtyper.

Ved beregning af murtykkelse tages der højde for fugebredden på 10 mm. På grund af cementfugerne er murens varmeledningsevne lidt højere end for en enkelt mursten.

Tabel 3. Varmeledningsevne for forskellige typer mineraluldsplader.

Tabellen viser varmeledningsevnekoefficienter for forskellige mineraluldsplader. Til facadeisolering anvendes en hård plade.

Tabel 4. Varmetab for vinduer af forskellig konstruktion.

Bemærkninger i tabellen: Ar – fyldning af termoruder med inert gas, K – det yderste glas har en varmebeskyttende belægning, glastykkelse 4 mm, resten af tallene angiver afstanden mellem glassene.

7,6 kWh – dette er den beregnede nødvendige maksimale effekt, der bruges til opvarmning af en godt isoleret bygning. Men elkedlerne har også brug for en vis ladning til egen drift.

Som du har bemærket, vil et dårligt isoleret hus eller lejlighed kræve store udgifter til elektricitet til opvarmning. Dette gælder for enhver type kedel. Korrekt isolering af gulv, loft og vægge kan reducere omkostningerne betydeligt.

På vores hjemmeside findes der artikler om isoleringsmetoder og regler for valg af isoleringsmateriale. Vi foreslår, at du gør dig bekendt med dem:

• Isolering af privat hus udefra: populære teknologier + materialeoversigt
• Isolering af gulv på strøer: materialer til varmeisolering + isoleringsskemaer
• Isolering af lofttag: detaljeret vejledning til etablering af varmeisolering i loftrum i lavt hus
• Typer af isoleringsmaterialer til indvendige vægge: materialer til isolering og deres egenskaber
• Isolering til loft i privat hus: typer af anvendte materialer + hvordan du vælger rigtigt
• Isolering af balkon med egne hænder: populære muligheder og teknologier til isolering af balkon indefra

Trin #5 – beregning af el-omkostninger

Hvis man forenkler den tekniske essens af en varmekedel, kan man kalde den en almindelig omformer af elektrisk energi til dens termiske modstykke. Mens den udfører omformningsarbejdet, forbruger den også en vis mængde energi. Dvs. kedlen modtager en fuld enhed elektricitet, men kun 0,98 af den går til opvarmning.

For at få et præcist tal for elforbruget for den undersøgte elvarmekedel skal dens effekt (nominel i første tilfælde og beregnet i andet) divideres med den af producenten angivne virkningsgrad.

I gennemsnit er virkningsgraden for sådant udstyr 98%. Som et resultat vil energiforbruget være, for eksempel for beregningsvarianten:

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

Man skal derefter gange værdien med den lokale takst. Derefter beregne de samlede omkostninger til elvarme og søge efter måder at reducere dem.

For eksempel køb en to-takstmåler, der delvist gør det muligt at betale efter lavere “nattakster”. Til det skal den gamle elmåler udskiftes med en ny model. Proceduren og reglerne for udskiftning er detaljeret beskrevet her.

En anden måde at reducere omkostningerne efter udskiftning af måleren – at inkludere en varmeakkumulator i varmekredsen for at oplagre billig energi om natten og bruge den om dagen.

Trin #6 – opgørelse af sæsonbestemte varmeomkostninger

Nu, når du har mestret metoden til beregning af fremtidige varmetab, kan du nemt vurdere omkostningerne til opvarmning i hele opvarmningsperioden.

Ifølge SNiP 23-01-99 "Bygningsklimatologi" finder vi i kolonnerne 13 og 14 for Moskva varigheden af perioden med en gennemsnitstemperatur under 10 °C.

For Moskva varer denne periode 231 dage og har en gennemsnitstemperatur på -2,2 °C. For at beregne Q_total for ΔT=22,2 °C, er det ikke nødvendigt at udføre hele beregningen forfra.

Det er nok at udlede Q_total pr. 1 °C:

Q_total = 7623 / 50 = 152,46 Wh

Tilsvarende for ΔT= 22,2 °C:

Q_total = 152,46 × 22,2 = 3385 Wh

For at finde det forbrugte el ganges med opvarmningsperioden:

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

Den viste beregning er også interessant, fordi den gør det muligt at analysere hele husets konstruktion med hensyn til isoleringens effektivitet.

Vi har gennemgået en forenklet version af beregningerne. Vi anbefaler også, at du ser den fulde varmetekniske beregning af bygningen.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Sådan undgår du varmetab gennem fundamentet:

Sådan beregner du varmetab online:

Brugen af el-kedler som primært varmeudstyr er meget begrænset af elnettets kapacitet og prisen på elektricitet.

Men som supplement, f.eks. til en fastbrændselskedel, kan de være meget effektive og nyttige. De kan reducere tiden til opvarmning af varmesystemet betydeligt eller bruges som hovedkedel ved ikke alt for lave temperaturer.

Bruger du en el-kedel til opvarmning? Fortæl, hvilken metode du brugte til at beregne den nødvendige effekt til dit hus. Eller måske overvejer du bare at købe en el-kedel og har spørgsmål? Stil dem i kommentarerne til artiklen – vi vil prøve at hjælpe dig.