Hur mycket el förbrukar en elpanna? Hur du gör beräkningar innan köp

Att använda el som energikälla för uppvärmning av ett fritidshus är attraktivt av många skäl: lättillgänglighet, utbredd förekomst, miljövänlighet. Samtidigt är de ganska höga avgifterna det största hindret för att använda elpannor.

Har du också funderat på om det är värt att installera en elpanna? Låt oss tillsammans ta reda på hur mycket el en elpanna förbrukar. För det kommer vi att använda beräkningsregler och formler som behandlas i vår artikel.

Beräkningarna hjälper dig att i detalj förstå hur många kW el du måste betala för varje månad om du använder en elpanna för att värma ett hus eller en lägenhet. Siffrorna du får gör att du kan fatta ett slutgiltigt beslut om att köpa eller inte köpa pannan.

Metoder för att beräkna effekten hos en elpanna

Man kan urskilja två huvudsakliga metoder för att beräkna den nödvändiga effekten hos en elpanna. Den första baseras på den uppvärmda ytan, den andra på beräkning av värmeförluster genom omslutande konstruktioner.

Beräkning enligt det första alternativet är mycket grov, baserad på en enda parameter – specifik effekt. Specifik effekt finns i referensverk och beror på region.

Beräkning enligt det andra alternativet är mer komplicerad, men tar hänsyn till många individuella parametrar för den specifika byggnaden. En fullständig värmeteknisk beräkning av byggnaden – en ganska komplex och tidskrävande uppgift. Därefter kommer en förenklad beräkning att presenteras, som ändå har tillräcklig noggrannhet.

Oavsett beräkningsmetod påverkar mängden och kvaliteten på insamlade indata direkt den korrekta bedömningen av den nödvändiga effekten hos elpannan.

Vid för låg effekt kommer utrustningen ständigt att arbeta med maximal belastning, utan att ge önskad boendekomfort. Vid för hög effekt – oskäligt hög elförbrukning och hög kostnad för värmeutrustningen.

Till skillnad från andra bränslen är el – ett miljövänligt, ganska rent och enkelt alternativ, men det är beroende av ett oavbrutet fungerande elnät i regionen.

Procedur för beräkning av en elpannas effekt

Härnäst går vi igenom hur man beräknar den nödvändiga effekten för pannan, så att utrustningen fullt ut kan utföra sin uppgift att värma huset.

Steg #1 – insamling av indata för beräkning

För beräkningarna behövs följande uppgifter om byggnaden:

• S – arean av det uppvärmda rummet.
• W_spec – specifik effekt.

Värdet för specifik effekt visar hur mycket värmeenergi som behövs per 1 m² per 1 timme.

Beror på lokala naturförhållanden, följande värden kan antas:

• för centrala Ryssland: 120 – 150 W/m²;
• för södra regioner: 70-90 W/m²;
• för norra regioner: 150-200 W/m².

W_spec är ett teoretiskt värde som främst används för mycket grova beräkningar, eftersom det inte återspeglar byggnadens verkliga värmeförluster. Det tar inte hänsyn till glasyta, antal dörrar, material i ytterväggar eller takhöjd.

En exakt värmeteknisk beräkning utförs med hjälp av specialiserade program med hänsyn till många faktorer. För våra syften behövs inte en sådan beräkning, det går bra att nöja sig med att beräkna värmeförlusterna genom yttre omslutande konstruktioner.

Storheter som behöver användas i beräkningarna:

R – värmeöverföringsmotstånd eller termiskt motståndskoefficient. Det är förhållandet mellan temperaturskillnaden över en omslutande konstruktion och värmeflödet som passerar genom konstruktionen. Har dimensionen m²×⁰C/W.

Egentligen är det enkelt – R uttrycker materialets förmåga att hålla kvar värme.

Q – storhet som visar mängden värmeflöde som passerar genom 1 m² yta vid en temperaturskillnad på 1⁰C under 1 timme. Det visar alltså hur mycket värmeenergi 1 m² av en omslutande konstruktion förlorar per timme vid en temperaturskillnad på 1 grad. Har dimensionen W/m²×h.

För beräkningarna här spelar skillnaden mellan kelvin och grader Celsius ingen roll, eftersom det inte är den absoluta temperaturen som är viktig, utan endast skillnaden.

Q_tot – mängden värmeflöde som passerar genom arean S av den omslutande konstruktionen per timme. Har dimensionen W/h.

P – effekt hos värmepannan. Beräknas som den erforderliga maximala effekten hos värmepannan vid maximal skillnad mellan utomhus- och inomhustemperatur. Med andra ord tillräcklig panneffekt för att värma byggnaden under den kallaste säsongen. Har enheten W/h.

Verkningsgrad – verkningsgraden hos värmepannan, en dimensionslös storhet som visar förhållandet mellan erhållen energi och förbrukad energi. I dokumentationen för utrustningen anges den oftast i procent av 100, till exempel 99%. I beräkningar används värdet från 1 dvs. 0,99.

∆T – visar temperaturskillnaden på båda sidor av den omslutande konstruktionen. För att göra det tydligare hur skillnaden beräknas korrekt, titta på exemplet. Om utomhus: -30 °C och inomhus +22 °C, då ∆T = 22 – (-30) = 52 °C

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

Det vill säga skillnaden är alltid densamma för grader och kelvin, därför kan referensdata i kelvin användas utan korrigeringar i beräkningar.

d – tjocklek på omslutande konstruktion i meter.

k – värmeledningskoefficient för materialet i den omslutande konstruktionen, som tas från referensböcker eller SNiP II-3-79 «Byggnadsvärmeteknik» (SNiP – byggnormer och regler). Har enheten W/m×K eller W/m×°C.

Följande lista med formler visar sambandet mellan storheterna:

• R = d / k
• R= ∆T / Q
• Q = ∆T / R
• Q_tot = Q × S
• P = Q_tot / verkningsgrad

För flerskiktskonstruktioner beräknas värmemotståndet R för varje konstruktion separat och summeras sedan.

Ibland kan beräkningen av flerskiktskonstruktioner vara alltför omfattande, till exempel vid beräkning av värmeförluster för ett fönster med isolerglas.

Vad man måste ta hänsyn till vid beräkning av värmemotstånd för fönster:

• glasets tjocklek;
• antal glas och luftspalter mellan dem;
• typ av gas mellan glasen: inert gas eller luft;
• förekomst av värmeisolerande beläggning på fönsterglaset.

Men man kan hitta färdiga värden för hela konstruktionen antingen hos tillverkaren eller i en referensbok, i slutet av denna artikel finns en tabell för vanliga typer av isolerglas.

Steg #2 – beräkning av värmeförluster i bottenvåningens golv

Separat måste vi behandla beräkningen av värmeförluster genom golvet i byggnaden, eftersom marken ger betydande motstånd mot värmegenomgång.

Vid beräkning av värmeförluster för källargolv måste man ta hänsyn till nedgrävning i marken. Om huset står på marknivå antas nedgrävningen vara 0.

Enligt allmänt accepterad metod delas golvytan in i 4 zoner.

• Zon 1 – man avstår 2 m från ytterväggen mot golvets centrum runt omkretsen. Vid nedgrävning av byggnaden, avstår man från marknivå till golvnivå längs den vertikala väggen. Om väggen är nedgrävd 2 m i marken, kommer zon 1 att vara helt på väggen.
• Zon 2 – man avstår 2 m runt omkretsen mot centrum från gränsen till zon 1.
• Zon 3 – dras in 2 m längs omkretsen mot centrum från gränsen till zon 2.
• Zon 4 – resterande golvytan.

För varje zon har följande R-värden fastställts baserat på erfarenhet:

• 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 angivna R-värdena gäller för oisolerade golv. Vid tilläggsisolering ökar varje R med isoleringens R-värde.

För golv på reglar multipliceras R med faktorn 1,18.

Zon 1 har en bredd på 2 meter. Om huset är nedgrävt, ta vägghöjden i marken, dra av från 2 meter och överför resten till golvet.

Steg #3 – beräkning av värmeförluster i taket

Nu kan du börja med beräkningarna.

Formeln för en ungefärlig uppskattning av effekten för en elpanna:

W=W_ud × S

Uppgift: beräkna den nödvändiga effekten för pannan i Moskva, med en uppvärmd yta på 150 m².

Vid beräkningarna tar vi hänsyn till att Moskva ligger i den centrala regionen, d.v.s. W_ud kan antas vara 130 W/m².

W_ud = 130 × 150 = 19500 W/h eller 19,5 kW/h

Denna siffra är så inexakt att den inte kräver hänsyn till värmepannans verkningsgrad.

Nu bestämmer vi värmeförlusterna genom en takyta på 15 m², isolerad med mineralull. Tjockleken på isoleringsskiktet är 150 mm, utomhusluftens temperatur -30 °C, inomhus +22 °C under 3 timmar.

Lösning: från tabellen hittar vi mineralullens värmekonduktivitetskoefficient, k=0,036 W/m×°C. Tjockleken d måste anges i meter.

Beräkningsordningen är:

• 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_tot = 12,48 × 15 = 187 W/h.

Vi har beräknat att värmeförlusterna genom taket i vårt exempel blir 187 * 3 = 561 W.

För våra syften är det fullt acceptabelt att förenkla beräkningarna genom att endast räkna värmeförluster från ytterväggar och tak, utan att ta hänsyn till innerväggar och dörrar.

Dessutom kan man klara sig utan att beräkna värmeförluster för ventilation och avlopp. Vi tar inte hänsyn till infiltration och vindlast. Byggnadens orientering i förhållande till väderstrecken och mängden solinstrålning.

Av allmänna överväganden kan man dra en slutsats. Ju större byggnadens volym, desto mindre värmeförlust per 1 m². Det är lätt att förklara, eftersom väggarean ökar kvadratiskt medan volymen ökar kubiskt. En sfär har minst värmeförlust.

I klimatskalet beaktas endast slutna luftskikt. Om ditt hus har en ventilerad fasad anses ett sådant luftskikt inte vara slutet och tas inte med i beräkningen. Alla skikt som kommer före det öppna luftskiktet tas inte med: fasadplattor eller kassetter.

Slutna luftskikt, till exempel i glasfönster, beaktas.

Alla husets väggar är ytterväggar. Vinden är inte uppvärmd, värmemotståndet för takmaterialen tas inte med i beräkningen.

Steg #4 – beräkning av totala värmeförluster för huset

Efter den teoretiska delen kan man gå över till den praktiska.

Som exempel beräknar vi ett hus:

• ytterväggarnas mått: 9x10 m;
• höjd: 3 m;
• fönster med glasfönster 1,5×1,5 m: 4 st;
• ekdörr 2,1×0,9 m, tjocklek 50 mm;
• golv av furu 28 mm, ovanpå extruderat polystyrenskum med tjocklek 30 mm, lagt på reglar;
• tak av gipsskiva 9 mm, ovanpå mineralull med tjocklek 150 mm;
• väggmaterial: murverk av 2 kalksandsten, isolering med mineralull 50 mm;
• den kallaste perioden –30 °C, beräknad innetemperatur 20 °C.

Vi gör förberedande beräkningar av de nödvändiga ytorna. Vid beräkning av zoner på golvet antar vi noll försänkning av väggarna. Golvbrädorna är lagda på reglar.

• fönster – 9 m²;
• dörr – 1,9 m²;
• väggar, minus fönster och dörr – 103,1 m²;
• tak – 90 m²;
• golvzonernas ytor: S1 = 60 m², S2 = 18 m², S3 = 10 m², S4 = 2 m²;
• ΔT = 50 °C.

Därefter väljer vi nödvändiga värden för värmeledningskoefficienten för varje material från referensverk eller tabeller som finns i slutet av detta kapitel. Vi rekommenderar att du bekantar dig närmare med värmeledningskoefficienten och dess värden för de mest populära byggmaterialen.

För furubrädor ska värmeledningskoefficienten tas längs fibrerna.

Hela beräkningen är ganska enkel:

Steg nr 1: Beräkning av värmeförluster genom bärande väggkonstruktioner inkluderar tre åtgärder.

Beräknar värmeförlustkoefficienten för tegelväggar: R_tegel = d / k = 0,51 / 0,7 = 0,73 m²×°C/W.

Samma för väggisolering: R_isol = d / k = 0,05 / 0,043 = 1,16 m²×°C/W.

Värmeförluster 1 m² ytterväggar: Q = ΔT/(R_tegel + R_isol) = 50 / (0,73 + 1,16) = 26,46 m²×°C/W.

Slutligen blir de totala värmeförlusterna för väggarna: Q_vägg = Q×S = 26,46 × 103,1 = 2728 W/h.

Steg nr 2: Beräkning av värmeförluster genom fönster: Q_fönster = 9 × 50 / 0,32 = 1406 W/h.

Steg nr 3: Beräkning av värmeförluster genom ekträdörren: Q_dörr = 1,9 × 50 / 0,23 = 413 W/h.

Steg nr 4: Värmeförluster genom övre bjälklaget – taket: Q_tak = 90 × 50 / (0,06 + 4,17) = 1064 W/h.

Steg nr 5: Beräknar R_isol för golvet på samma sätt i flera steg.

Först finner vi värmeförlustkoefficienten för isoleringen: R_isol = 0,16 + 0,83 = 0,99 m²×°C/W.

Sedan adderar vi R_isol till varje zon:

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

Steg nr 6: Eftersom golvet är lagt på bjälkar multiplicerar vi med koefficienten 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.

Steg 7: Beräkna Q för varje zon:

Q1 = 60 × 50 / 3,64 = 824W/h;

Q2 = 18 × 50 / 6,24 = 144W/h;

Q3 = 10 × 50 / 11,32 = 44W/h;

Q4 = 2 × 50 / 17,92 = 6W/h.

Steg 8: Nu kan du beräkna Q för hela golvet: Q_golv = 824 + 144 + 44 + 6 = 1018W/h.

Steg 9: Som ett resultat av dina beräkningar kan du ange summan av de totala värmeförlusterna:

Q_tot = 2728 + 1406 + 413 + 1064 + 1018 = 6629W/h.

Värmeförluster från avlopp och ventilation har inte inkluderats i beräkningen. För att inte överkomplicera saken lägger du helt enkelt till 5% för dessa läckor.

Självklart behöver du en marginal på minst 10%.

Således blir den slutliga siffran för värmeförlusterna för exemplets hus:

Q_tot = 6629 × 1,15 = 7623W/h.

Q_tot visar husets maximala värmeförluster vid en temperaturskillnad mellan utomhus- och inomhusluft på 50 °C.

Om du räknar enligt den första förenklade varianten via Wspec så:

W_ud = 130 × 90 = 11700W/h.

Det är klart att den andra beräkningsmetoden, även om den är betydligt mer komplex, ger en mer realistisk siffra för byggnader med isolering. Den första metoden ger ett generaliserat värde på värmeförluster för byggnader med låg isoleringsgrad eller helt utan isolering.

I det första fallet måste du varje timme fullt ut kompensera för värmeförlusterna genom öppningar, bjälklag, väggar utan isolering.

I det andra fallet behöver du bara elda en gång tills du uppnått en behaglig temperatur. Därefter behöver du bara återställa värmeförlusterna, vars storlek är betydligt lägre än i det första fallet.

Tabell 1. Värmeledningsförmåga för olika byggmaterial.

I tabellen anges värmeledningskoefficienter för vanliga byggmaterial.

Tabell 2. Tjocklek på cementfog vid olika typer av murverk.

När du beräknar murverkets tjocklek beaktas fogtjockleken 10 mm. På grund av cementfogarna är murverkets värmeledningsförmåga något högre än för en enskild tegelsten.

Tabell 3. Värmeledningsförmåga för olika typer av mineralullsskivor.

I tabellen visas värden för värmekonduktivitetskoefficient för olika mineralullsplattor. För isolering av fasader används en hård platta.

Tabell 4. Värmeförluster för fönster med olika konstruktioner.

Beteckningar i tabellen: Ar – fyllning av isolerglas med inert gas, K – yttre glaset har värmeskyddande beläggning, glastjocklek 4 mm, övriga siffror anger avståndet mellan glasen.

7,6 kW/h – detta är den beräknade nödvändiga maximala effekten som används för uppvärmning av en välisolerad byggnad. Men även elpannor behöver viss laddning för egen drift.

Som du har märkt kommer ett dåligt isolerat hus eller lägenhet att kräva stora mängder el för uppvärmning. Detta gäller för alla typer av pannor. Korrekt isolering av golv, tak och väggar kan avsevärt minska kostnaderna.

På vår webbplats finns artiklar om isoleringsmetoder och regler för val av isoleringsmaterial. Vi föreslår att du bekantar dig med dem:

• Isolering av privathem utifrån: populära tekniker + materialöversikt
• Isolering av golv på reglar: material för värmeisolering + isoleringsscheman
• Isolering av vinds tak: detaljerad instruktion för installation av värmeisolering i vinden på ett låghus
• Typer av isolering för innerväggar: material för isolering och deras egenskaper
• Isolering för tak i villa: typer av material som används + hur man väljer rätt
• Isolering av balkong med egna händer: populära alternativ och tekniker för isolering av balkong inifrån

Steg #5 – beräkning av elkostnader

Om man förenklar den tekniska essensen av värmepannan kan man kalla den en vanlig omvandlare av elektrisk energi till dess termiska motsvarighet. Under omvandlingsarbetet förbrukar den också en viss mängd energi. Dvs. pannan får en full enhet el, men endast 0,98 av den går till uppvärmning.

För att få en exakt siffra på elförbrukningen för den undersökta elvärmepannan måste dess effekt (nominell i första fallet och beräknad i andra) divideras med tillverkarens angivna verkningsgrad.

I genomsnitt är verkningsgraden för sådan utrustning 98%. Som ett resultat blir energiförbrukningen, till exempel för det beräknade alternativet:

7,6 / 0,98 = 7,8 kW/h.

Det återstår att multiplicera värdet med den lokala taxan. Beräkna sedan den totala kostnaden för eluppvärmning och leta efter sätt att minska den.

Till exempel, köpa en tvåtaximätare som gör det möjligt att delvis betala enligt lägre “natt”-taxor. För det krävs att den gamla elmätaren byts ut mot en ny modell. Ordningen och reglerna för byte beskrivs i detalj här.

Ett annat sätt att minska kostnaderna efter byte av mätare är att inkludera en värmeackumulator i värmekretsen för att lagra billig energi på natten och använda den på dagen.

Steg #6 – beräkning av säsongsbetonade uppvärmningskostnader

Nu när du har lärt dig metoden för att beräkna framtida värmeförluster kan du enkelt uppskatta uppvärmningskostnaderna under hela uppvärmningsperioden.

Enligt SNiP 23-01-99 «Byggnadsklimatologi» i kolumn 13 och 14 finner vi för Moskva periodens längd med medeltemperatur under 10 °C.

För Moskva varar denna period i 231 dagar och har en medeltemperatur på -2,2 °C. För att beräkna Q_total för ΔT=22,2 °C är det inte nödvändigt att göra om hela beräkningen.

Det räcker att härleda Q_total per 1 °C:

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

Motsvarande för ΔT= 22,2 °C:

Q_tot = 152,46 × 22,2 = 3385 Wh

För att hitta den förbrukade elektriciteten multiplicerar vi med uppvärmningsperioden:

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

Den presenterade beräkningen är även intressant eftersom den gör det möjligt att analysera hela husets konstruktion med avseende på effektiviteten av isoleringen.

Vi har tittat på en förenklad version av beräkningarna. Vi rekommenderar er att även ta del av den fullständiga värmetekniska beräkningen av byggnaden.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Hur man undviker värmeförluster genom grunden:

Hur man beräknar värmeförluster online:

Användningen av elpannor som primär värmekälla är starkt begränsad av elnätets kapacitet och elpriset.

Men som komplement, till exempel till en fastbränslepanna, kan de vara mycket effektiva och användbara. De kan avsevärt minska tiden för uppvärmning av värmesystemet eller användas som huvudpanna vid inte alltför låga temperaturer.

Använder du en elpanna för uppvärmning? Berätta med vilken metod du beräknade den nödvändiga effekten för ditt hus. Eller kanske du bara vill köpa en elpanna och har frågor? Ställ dem i kommentarerna till artikeln – vi försöker hjälpa dig.