Що таке 1 кВт тепла

0 Comments

Як визначити витрати електроенергії на опалення будинку

Для забезпечення приватного будинку обігрівом необхідна система опалення, основним елементом якої є генератор тепла — опалювальний котел. Він може функціонувати на електриці, твердому паливі, газі тощо. В залежності від місця розташування будинку щодо джерел енергії, площі будинку, режиму перебування в ньому протягом року, вартості матеріалів та монтажних робіт вибирають відповідне обладнання.

Важливе значення при цьому має теплотехнічний розрахунок, який дозволяє дізнатися необхідну потужність опалювального котла, а відповідно вид палива, на якому він буде працювати. Власники будинків площею до 300 «квадратів» нерідко віддають перевагу установці електричних котлів опалення, оскільки їх ККД досягає 100%. Це означає, що витрачена електроенергія повністю перетворюється в тепло.

Компактний сучасний електронагрівальний прилад, такий як на фото, можна встановлювати в будинках, де є підключення до мережі напругою 220 В (380 В). При цьому багатьох споживачів хвилює, чи вигідно електричне опалення, оскільки вартість електроенергії немаленька. Функціонувати електрокотел може як самостійне джерело теплової енергії, так і додатково до вже діючої опалювальної системи.

Фактори, що впливають на витрату електроенергії

  • об’єм приміщення, яке необхідно обігріти;
  • тип необхідного приладу (одно- або двоконтурний);
  • напруга живлення;
  • величина струму;
  • перетин кабелю живлення;
  • потужність агрегату для опалення в приватному будинку електрикою;
  • місткість бака;
  • кількість теплоносія, на яке розрахований опалювальний контур;
  • час роботи обладнання в опалювальний період;
  • вартість одного кВт/год;
  • добова тривалість роботи за максимального навантаження.

В залежності від потужності однофазного котла (4, 6, 10, 12 кВт) орієнтовний перетин кабелю повинен складати відповідно – 4, 6, 10, 16 мм2. Для трифазних нагрівальних приладів потужністю 12, 16, 22, 27, 30 кВт, вибирають кабель площею перерізу 2,5, 4, 6, 10, 16 мм2.

Попри те, що до звичайних котлів спеціальні вимоги не пред’являються, при встановленні агрегату, що має потужність понад 10 кВт, це треба погодити з Енергонаглядом і електророзподільчими підприємствами. Річ у тому, що при великій потужності необхідно під’єднати 3-фазну лінію і отримати дозвіл проводити оплату за електроенергію за побутовим тарифом.

Коли потрібно попередньо дізнатися витрати на опалення будинку електрикою, для розрахунку беруть усереднені величини, оскільки за фактом потрібно робити поправку на температуру повітря за вікном, товщину матеріалу для стін, ступінь теплоізоляції тощо (прочитайте також: “Електричний котел: витрата електроенергії — економічні розрахунки”).

Простий розрахунок планованих витрат

Електричний котел, виходячи з витрат на придбання, встановлення і обслуговування, вважається найбільш вигідним та економічним агрегатом. Для його розміщення не потрібне окреме приміщення, також не потрібен димохід. Показник ККД, рівний 100%, залишається постійним для електрокотла протягом всього терміну його експлуатації.

  • Для обігріву одиниці об’єму опалюваних приміщень потрібно затратити 4-8 Вт/год електроенергії. Більш точна цифра виходить, якщо зробити підрахунок тепловтрат всієї будівлі та питомою її величини протягом опалювального сезону. Обчислення проводять із застосуванням поправочного коефіцієнта, у якому враховують додаткові втрати при проходженні теплоносія через стіни будинку і через неопалювані приміщення.
  • Тривалість опалювального сезону дорівнює 7 місяців.
  • Для визначення середньої потужності заведено користуватися таким правилом: при висоті кімнати до 3-х метрів з ізольованими конструкціями для опалення 10 «квадратів» достатньо 1 кВт. Наприклад, аби обігріти будинок площею 160 квадратів електрокотел повинен мати потужність 16 кВт. Якщо нагрівальний прилад не буде мати достатню потужність, комфортний мікроклімат в будинку не вдасться створити, а при її надлишку перевитрати енергії не уникнути.
  • Щоб дізнатися щомісячні витрати електроенергії на опалення будинку, треба потужність котла помножити на час його роботи (у годинах) в безперервному режимі.
  • Одержану величину ділять навпіл, оскільки протягом 7 місяців (опалювальний період) нагрівальний прилад не буде функціонувати в умовах граничного теплового навантаження (прочитайте: “Розрахунок теплових навантажень опалення, методика та формула розрахунку”). Отриманий результат є усередненим за витратою енергії за місяць.
  • Підсумок множать на 7 (місяців) і дізнаються витрати електроенергії на опалення будинку протягом року.
  • Знаючи вартість одиниці потужності, визначають грошові витрати на обігрів будівлі.

Теплотехнічний розрахунок у спрощеному варіанті виконують за формулою:
W = SxW уд /10 м кв., в якій шукана величина – це добуток питомої потужності, необхідної для опалення 10 «квадратів» і площі, що обігрівається.

Опалення приватного будинку, докладне відео:

Економія електроенергії на стадії розрахунків

Попри те, що електроенергія має високу вартість, опалення за допомогою електричного котла вважається найбільш ефективним та економічним. Заощадити витрати електроенергії на опалення будинку дозволяє налагодження роботи приладу залежно від зміни температури повітря на вулиці та призначення того або іншого приміщення.

Результат розрахунку споживання електроенергії та суми витрат залежать від виду обліку і застосування комбінованого варіанту опалення. Можна до электрокотла додати інші пристрої для вироблення тепла за допомогою інших видів палива. Це істотно понизить витрату електроенергії.

Загальновідомий той факт, що розподіл навантажень між споживачами електрики протягом 24 годин відрізняється нерівномірністю. З цієї причини, щоб без проблем підтримувати необхідний температурний режим, бажано, щоб котлоагрегат в основному працював у нічний час (з 23:00 до 06:00). Саме у цей часовий період фіксують мінімальне споживання електроенергії, на оплату якої діють знижені розцінки. Застосування багатотарифного обліку дозволяє абонентам економити приблизно третину фінансових витрат. До речі, як показала практика, пікові навантаження припадають на ранок з 08:00 до 11:00 години та на вечір – з 20:00 до 22:00 години.

Існує спосіб, як можна досягти максимальної ефективності опалювальної системи. Для цього слід встановити циркуляційний нагнітальний пристрій. Насос підключають у зворотну мережу, щоб скоротити до мінімуму час, протягом якого стінки котла контактують з гарячим теплоносієм. В результаті нагрівальний прилад має більш тривалий період експлуатації.

Що таке тепловий насос і як він працює?

Теплові насоси оточують людину повсюди. Це обладнання є близьким родичем холодильників і кондиціонерів. Вже десятиліттями вони також застосовуються як альтернатива газовим і електрокотлам для опалення житла та нагріву гарячої води.

Теплові насоси в якості джерела тепла використовують відновлювані ресурси:
• повітря навколишнього середовища;
• воду в природних водоймах;
• землю;
• технологічне тепло;
• тепло стічних вод.

Класичний кондиціонер при роботі на опалення є прямим аналогом теплового насосу, який використовує повітря як джерело для видобутку тепла. Але при роботі на обігрів у нього існують температурні обмеження, що не дозволяють застосовувати його як повноцінний опалювальний прилад. Це пов’язано з тим, що при зниженні зовнішньої (вуличної) температури нижче + 5°С зовнішній теплообмінник з холодоагентом покриваються інеєм, знижуючи ефективність теплового насосу. Та й витягувати тепло з повітря стає все складніше і затратніше в процесі зниження температури на вулиці.
Для України, де характерні холодні зими з температурою навколишнього повітря до -10°С і нижче, можуть використовуватися будь-які теплові насоси, але все ж більший ефект забезпечують геотермальні моделі, які видобувають тепло з грунту або води і передають його в опалювальну систему і / або ГВП.

Як це працює?
Здавалося б, як може обігрівати холодна земля або крижана вода? В цьому немає нічого дивного, адже, згідно із законами фізики, будь-який фізичний об’єкт, температура якого вище абсолютного нуля (-273°С), здатний віддавати теплову енергію більш холодним предметам. Наприклад, якщо температура повітря +5°С, а фреону в системі -10°С, то повітря віддасть частину своєї енергії холодоагенту.

Більш стабільними джерелами тепла в порівнянні з повітрям є водойми, грунтові водні пласти і земні надра – їх температура практично незмінна протягом року, тому їх енергію і використовують для функціонування геотермальних теплових насосів.

Принцип, за яким функціонує тепловий насос, ілюструється в циклі Карно, відкритому ще в 1824 році, а перший прототип обладнання зібрав Кельвін в 1852 р.
Як це працює сьогодні для забезпечення обігріву або ГВС:
• В землю (в свердловину, або горизонтально в товщу грунту) або воду поруч з будівлею поміщається тепловий контур (набір труб), попросту кажучи, (глибина повинна становити не менше глибини промерзання). Завдяки тому, що температура навколишнього середовища змінюється незначно, ККД залишається високим і стабільним.
• По трубопроводу циркулює незамерзаюча рідина, яка при проходженні через грунт або воду підвищує свою температуру приблизно на 5°С, одночасно нагріваючи через тепловий насос систему опалення або ГВП.
• Після цього охоловший теплоносій, віддавши тепло, знову повертається по трубах до джерела тепла.

Деякі теплові насоси здатні працювати і на охолодження, що актуально влітку. Для цього робота відбувається в зворотному напрямку: з приміщень забирається тепло і віддається в воду або грунт.

Орієнтовно 1 м свердловинного геотермального зонда може збирати 30-50 Вт енергії, тому для отримання 10 кВт потрібно сформувати геотермальне поле з сумарною довжиною близько 200-300 м. При цьому 1 кВт електричної потужності насоса еквівалентний 3-5 кВт теплової енергії.

Види теплових насосів
При класифікації цього обладнання використовують позначення, в якому вказується, звідки виходить тепло і якому теплоносію воно передається. Залежно від цього виділяють моделі таких типів:
• «Повітря-повітря». За цим принципом діють побутові кондиціонери, які забирають тепло з атмосфери (повітря), передаючи його повітрю в приміщенні.
• «Вода-вода». Теплова енергія водойм передається в водяний контур опалення або ГВП.
• «Повітря-вода». У цьому випадку температура атмосфери використовується для нагріву опалювальної гідросистеми.
• «Грунт-вода». По розташованим в землі трубах циркулює теплоносій, який і забирає тепло у землі і передає опалювальної воді будинку.

Вибір виду теплового насосу залежить від багатьох факторів, серед яких кліматичні особливості регіону, наявність відповідних ресурсів (наприклад, водойма, розташована в безпосередній близькості від будівлі, або можливість формування свердловин в грунті) і ін.

Переваги насосів, які беруть енергію від відновлюваних джерел.

До недавнього часу теплові насоси були поширені в основному в Європейських країнах, але поступово їх також стали застосовувати і за межами, де ведеться систематична робота в сфері енергонезалежності та застосування відновлюваних природних ресурсів. Планується, що до 75% європейських домогосподарств встановлять теплові насоси для опалення приміщень, ГВП (нагрівання води здійснюється до температури 40-65°С) та/чи кондиціювання.

Така впевненість заснована на основних перевагах такого обладнання:
• Економічність. Щоб віддати 1 кВт•год тепла, необхідно затратити всього 0,20-0,35 кВт електрики.
• Високий рівень безпеки. Вся система являє собою замкнутий контур. З цієї причини вона не вимагає стороннього втручання, є практично безвідмовною. Для її функціонування застосовується теплова енергія землі, повітря або води, що створює оптимальну безпеку.
• Багаторежимна. За допомогою одного теплового насосу забезпечується опалення в зимовий час, охолодження – в літній, а також нагрівання води для гарячого водопостачання в будь-який час року.
• Надійність і простота експлуатації. В процесі роботи система практично не вимагає обслуговування, а для її застосування не обов’язково володіти спеціальними навичками і знаннями. При цьому використовуються якісні матеріали та комплектуючі, які забезпечують тривалий термін безперебійної роботи.
• Компактність. Габарити теплового насосу залежать від його потужності і призначення (побутові, промислові), але в більшості випадків обладнання займе приблизно стільки ж місця, як побутовий холодильник.
• Універсальність. Використовувати теплові насоси можна для побутових і промислових потреб, монтуються вони практично в будь-якій місцевості.

До відносних недоліків можна віднести високу вартість обладнання та необхідність проведення складних робіт з укладання трубопроводу в свердловинах або на дні водойми. Але при розгляді проекту з точки зору тривалої перспективи, можна сказати, що такі інвестиції цілком виправдані, адже будинок, опалювальний за допомогою теплового насоса, не потребує подачі газу (вартість якого неухильно зростає).