Kolik elektřiny v kW spotřebují elektrické kotle: za hodinu, za den, za měsíc? Tepelný kámen

Elektrické kotle pro vytápění v soukromých domech jsou běžným jevem. Každý majitel venkovského domu, venkovského domu nebo městského domu se zabývá především jedinou otázkou – kolik elektřiny spotřebuje elektrický kotel za měsíc. Jinými slovy, kolik budete muset zaplatit za světlo, nebudou náklady příliš vysoké?

Možnost pořízení elektrokotle

Nejprve se musíte rozhodnout o proveditelnosti použití takového elektrického zařízení pro vytápění vašeho domova. V některých případech je elektrický kotel opravdu dobrou alternativou k zařízení na plyn nebo pevná paliva:

• kdy je připojení hlavního plynu tak drahé, že se v dalších desetiletích nevyplatí;
• když je dům dobře izolovaný a ke kompenzaci tepelných ztrát není potřeba mnoho energie a jiné možnosti vytápění nejsou vhodné;
• když potřebujete nejen vytápět svůj domov, ale také zajistit dodávku teplé vody;
• když se dům nachází ve venkovské oblasti, kde je elektřina mnohem levnější než ve městech;
• když je potřeba urgentní výměna za porouchaný plynový kotel nebo kotel na tuhá paliva za přijatelnou cenu jako dočasné opatření.

V některých případech se elektrokotle instalují jako záložní kotle – používají se při dočasném přerušení dodávky plynu nebo při přerušení dodávky pelet či jiného paliva.

Spotřeba elektřiny za jednotku času

Spotřeba energie kotle závisí na jeho výkonu – například zařízení o výkonu 10 kW spotřebuje 10 kilowattů světla za hodinu a zařízení o výkonu 12 kW 12 kilowattů. V průměru mají elektrické kotle pro domácnost výkon od 8-9 do 30 kilowattů, výkonnější zařízení je již určeno pro průmyslové použití.

Spotřeba energie elektrokotle přitom není vždy stejná, nemusí nutně pracovat na plný výkon po celou topnou sezónu. Abyste mohli upravit provozní parametry kotle, vyberte si model s postupnou regulací výkonu.

Chcete-li správně vypočítat, kolik elektřiny elektrický kotel spotřebuje za den, musíte znát nejen výkon, ale také další ukazatele, které ovlivní provozní dobu zařízení:

• kvalita izolace stěn a tepelná izolace materiálu stěn, energetická účinnost dvojitých oken a dveří v domě – to vše určuje celkové tepelné ztráty budovy;
• klimatické podmínky – bezesporu velmi ovlivňují náklady, protože vytopit dům na +5°C není vůbec totéž jako zajistit obyvatelům komfortní teplotu -35°C.

Elektrodové topné kotle			Topné těleso Nové topné kotle
Výkon kotle	Topná plocha	Spotřeba kW/hod	Výkon kotle	Topná plocha	Spotřeba kW/hod
3 kW (1 fáze)	50 m²	0,5 – 0,7	3 kW (1 fáze)	30 m²	1,1 – 1,4
5 kW (1 fáze)	80 m²	0,9 – 1,2	5 kW (1 fáze)	50 m²	1,6 – 2,1
9 kW (3 fáze)	120 m²	1,8 – 2,3	9 kW (3 fáze)	90 m²	3,0 – 3,9
25 kW (3 fáze)	350 m²	4,5 – 5,5	25 kW (3 fáze)	240 m²	8,5 – 10,1

Hrubé výpočty jsou v průměru velmi snadné: vynásobte hodinovou spotřebu 24, poté 30 a počtem měsíců topné sezóny a tarifem ve vašem regionu – získáte maximální náklady na vytápění za rok.

Vezměme si například elektrokotel o výkonu 12 kW. Za den nepřetržitého provozu na špičkový výkon spotřebuje 12*24=288 kW elektřiny. Při průměrné ceně 4 rublů za kilowatt obdržíte náklady 1152 rublů za den.

Za měsíc takový kotel (opět za předpokladu, že pracuje nepřetržitě a na maximální výkon) spotřebuje 1152*30=34560 rublů elektřiny. Vynásobením počtem měsíců topné sezóny (6-7) lze přibližně vypočítat maximální možné náklady.

Váš kotel samozřejmě nebude fungovat nepřetržitě – k vytápění běžně zatepleného domu stačí 8 až 12 hodin provozu zařízení denně. To znamená, že výdaje lze bezpečně vydělit 2 nebo dokonce 3. A je nepravděpodobné, že topnou sezónu zahájíte přímo 1. října a skončíte až 30. dubna, proto bude počet dní, kdy bude kotel v provozu, méně.

Jak vypočítat spotřebu energie za hodinu, den, měsíc?

Chcete-li správně vypočítat, kolik elektřiny elektrický kotel spotřebuje za den, musíte přesně vědět, kolik hodin bude v provozu a výkon zařízení. Pro usnadnění jsme poskytli výpočty pro kotle různého výkonu, od 3 kW do 12 kW, určené pro různé vytápěné prostory. Vzali jsme dnes průměrný tarif pro Rusko, který je 3,7 rublů za kW.

spotřeba	3 kW	6 kW	9 kW	12 kW
Spotřeba za hodinu/výdaje v rublech	3 kW / 11,1 rublů	6 kW / 22,2 rublů	9 kW / 33,3 rublů	12 kW / 44,4 rublů
Spotřeba za den/výdaje v rublech	72 kW / 266,4 rublů	144 kW / 532,8 rublů	216 kW / 799,2 rublů	288 kW / 1065,6 rublů
Měsíční spotřeba/výdaje v rublech	2160 kW / 7992 rublů	4320 kW / 15984 rublů	6480 kW / 23976 rublů	8640 kW / 31968 rublů

Jak vidíte, kolik kilowattů za hodinu spotřebuje elektrický kotel, je přímo úměrné jeho výkonu. Jak vypočítat požadovaný výkon zařízení? Je určena na základě plochy vytápěných místností. Předpokládá se, že pro dobře izolovanou budovu stačí 50 W energie na metr čtvereční. K vytápění domu o velikosti 100 metrů čtverečních tedy potřebujete kotel o výkonu 5 kW, pro dům o velikosti 150 metrů čtverečních – 7,5 kW. Výpočty se provádějí pro místnosti se stropy do 2,7 metru, pokud jsou vyšší, použije se korekční faktor 1,2. Pro severní regiony se výsledná hodnota násobí dalšími 2, v jižních regionech platí klimatický koeficient 0,7. Nezapomeňte na rezervu výkonu – u dvouokruhového kotle by měla být 25-30%, u jednookruhového kotle – 15-20%.

Jak snížit spotřebu elektřiny

Tarify za elektřinu pravidelně rostou, takže každý majitel domu, který je vytápěn elektřinou, přijímá určitá opatření ke snížení nákladů. Co lze udělat pro snížení spotřeby energie kotle?

• zateplit dům. Ano, není to levné, zvláště pokud je budova velká, ale z dlouhodobého hlediska získáte značné úspory. Kvalitní dvou- nebo tříkomorová okna s dvojitým zasklením, zádveří před vchodovými dveřmi, tepelná izolace střechy – všude tam, kde je možné odříznout nebo minimalizovat tepelné ztráty, je to nutné;
• přejít na dvoutarifní měřidlo. V noci je ve většině regionů elektřina levnější, úspory mohou dosáhnout 30-40%, takže by bylo rozumné používat kotel v noci na vytápění domu a přes den, když jsou všichni v práci, můžete snížit výkon;
• nainstalovat termostaty. Budou udržovat nastavenou teplotu vzduchu bez vaší účasti; většina moderních elektrických kotlů je kompatibilní s takovými zařízeními. Termostaty měří teplotu vzduchu a vysílají signál do ovladače kotle, když je čas snížit nebo zvýšit výkon;
• používejte ekvitermní senzory. Měří venkovní teplotu a automaticky regulují provoz elektrokotle, zvyšují nebo snižují výkon v závislosti na ochlazování nebo oteplování venkovního prostoru;
• nainstalovat oběhové čerpadlo. Uvede chladicí kapalinu do pohybu, což zvýší teplotu zpátečky, což znamená, že kotel bude potřebovat méně energie, než se vrátí na požadovanou teplotu.

Alternativní typy vytápění

Jako alternativu k vytápění na bázi elektrokotle můžete zvážit jiná topidla, například kamenné radiátory od Heat Stone. Ve srovnání s kotlovými zařízeními mají mnoho výhod:

• úspornější spotřeba energie. Je důležité si uvědomit, že účinnost elektrického (a jakéhokoli jiného) kotle je mnohem nižší než u kamenných radiátorů – část tepla se ztrácí, zatímco chladivo se pohybuje potrubím do radiátorů, které je následně odvádí. V důsledku toho klesá účinnost kotle na 70-80%, zatímco u kamenných radiátorů se blíží 100%;
• snadná instalace. Radiátory jsou namontovány na stěnách a připojeny k zásuvkám – tím je proces instalace dokončen. Není třeba přidělovat prostor pro kotel, instalovat potrubí, instalovat uzavírací ventily a dělat mnohem více;
• snadnost ovládání. Moderní kotle jsou „nacpané“ elektronikou – na jedné straně to umožňuje minimální zásahy do jejich provozu, na druhé straně to vede k poruchám v důsledku malých přepětí, které nelze opravit bez specialisty. Kamenné radiátory tuto nevýhodu nemají;

• nehrozí žádné úniky. Potrubí, bez ohledu na to, jak kvalitní je, stejně jako radiátory s chladicí kapalinou uvnitř dříve nebo později uniknou – a je dobré, když je únik detekován okamžitě, a ne když voda již zničila podlahovou krytinu;
• není potřeba složitá a nákladná údržba. Před každým začátkem topné sezóny se doporučuje zkontrolovat provozuschopnost kotle – systém se krátce zapne, aby se zjistily případné netěsnosti, poruchy a předem je odstranili. U radiátorů, jejichž těleso je kompozitní monolit, taková potřeba není;
• autonomie každého topného tělesa. Každý radiátor pracuje samostatně – selhání jednoho (velmi nepravděpodobné) nepovede k tomu, že celý dům zůstane bez vytápění. U kotlů je situace jiná – porucha čerpadla, vážný únik povede k odstavení celého topného systému a při silných mrazech to hrozí prasknutím potrubí.

Mezi další výhody kamenných radiátorů stojí za zmínku jejich pečlivý přístup ke kvalitě vzduchu, naprostá požární bezpečnost – topné těleso je zcela skryto v monolitickém pouzdře, nízké topné teploty skříně (až +85°C).

Elektrický kotel – ziskový nebo ne?

Ano, v mnoha případech (uvedli jsme je na začátku textu) může být elektrokotel skutečně optimálním řešením. Ale jako hlavní a konstantní topný systém nelze takový systém považovat za ekonomický, protože kromě nákladů přímo na vytápění je nutné počítat také s náklady na pravidelnou údržbu a opravy jeho jednotlivých prvků.

Cenově dostupnou alternativou elektrokotle z hlediska ceny a snadné instalace jsou kamenné radiátory – jsou ekonomické, odolné, nevyžadují údržbu ani složité nastavování.

V současné době jsou elektrické kotle široce používány v soukromých domech a bytech kvůli nedostatku možnosti používat alternativní druhy paliva a také kvůli řadě výhod zdroje energie.

<strong>Hlavní výhody používání elektřiny a použití elektrických kotlů</strong>

Jednou z výhod elektrických kotlů je jejich nízká cena. V průměru jsou levnější než podobně výkonné plynové a kotle na tuhá paliva. Další výhodou je snadné použití a jednoduchost konstrukce elektrických kotlů. Kotle, které jsou napájeny z elektrických sítí, mají zpravidla malé rozměry a hmotnost. Důležité je také, že nevyžadují samostatnou místnost, speciální komín ani ventilační systémy. Elektrické kotle jsou ekologická zařízení, která neprodukují žádné emise do životního prostředí. Navíc jsou mnohonásobně bezpečnější než plynové a kotle na tuhá paliva, kde je přístup k ohni otevřený a používá se palivo nebezpečné z hlediska požáru.

Elektrické kotle moderních modelů mají mnoho funkcí a jejich ovládání je omezeno na přední panel s tlačítky, která regulují všechny potřebné parametry. Například v modelech EKCO polské společnosti “KOSPEL” jsou programátory, které umožňují spotřebiteli změnit provozní režim podle vlastních preferencí. K jednotce lze připojit další senzory a při každém zapnutí se spustí automatická diagnostika všech prvků kotle. Pokud je zjištěna porucha, elektronika automaticky odpojí prvek, který poruchu způsobil, a přepne kotel do nouzového režimu. Elektronické zařízení je vybaveno transformátorem, který chrání všechna zařízení před přepětím. Samotné zařízení se navíc skládá z několika jednotek, které mohou v případě selhání jakékoli části elektroniky pracovat autonomně. K dispozici je také dálkové ovládání kotle zapojeného do kaskády s dalšími tepelnými jednotkami (včetně plynových).

Některé kotle mají režim „spánku“, který neustále ohřívá vodu, jen aby se udržela teplota, která může zabránit zamrznutí systému. To je výhodné, když potřebujete na několik dní odjet.

Elektrické kotle mají i své nevýhody , které ovlivňují jejich distribuci.
Za prvé, elektrická energie ne vždy stačí k vytápění všech místností v domě.
Za druhé, výpadky proudu podporují výběr kotlů, které fungují na alternativní paliva.
Za třetí, náklady na elektřinu jsou dostatečně vysoké na to, aby se rozhodli pro elektrické kotle.

Ale i přes všechny nevýhody se elektrické kotle používají jako záložní nebo paralelní zdroj tepla pro vytápění domu.

Struktura a provoz elektrických kotlů

Při použití elektrického kotle jako hlavního zdroje tepla by bylo dobré mít další – například plynový nebo kotel na tuhá paliva, který slouží k úspoře elektřiny (ohřev na požadovanou teplotu pomocí plynu nebo uhlí a následné automatické udržování pomocí elektrického kotle). Kromě toho v případě výpadku proudu pomůže záložní kotel udržet topný systém v provozuschopném stavu.

Jako záloha se nejčastěji používá elektrický kotel pro vytápění z jednotek, které fungují na obnovitelné zdroje energie (tepelná čerpadla), jejichž výkon nemusí být dostatečný k udržení teploty v domě na příjemné úrovni v nejchladnějších dnech. Důvodem je, že koupě tepelného čerpadla s výkonovou rezervou pro další zátěže není ekonomicky opodstatněná.

Je také jisté, že elektrické kotle vyžadují určité podmínky při připojení k elektrické síti a automatizaci. Přední výrobci topných kotlů se obvykle snaží snížit počáteční zatížení, aby se zabránilo poklesům napětí. Například v kotlích od společnosti „Protherm“ topné články modulují výkon kotle na požadovanou teplotu a mají 8 výkonových modifikací od 6 do 28 kW.

Pro ohřev vody nebo jiného nosiče tepla se používají různé schémata pro přeměnu elektrické energie na teplo: elektrody, topné články, externí ohřev výměníku tepla odporovým nebo indukčním článkem.

Obr. Konstrukce elektrického kotle “Skat” (Protherm)

<strong>Kotle s trubkovým elektrickým ohřívačem (TEN)</strong>

Provoz takového topného zařízení je založen na přenosu energie z topného tělesa na teplonosné médium – vodu nebo jinou kapalinu. Topné těleso je kovový plášť vyrobený z mědi, hliníku, titanu nebo oceli, uvnitř kterého se nachází nichromová odporová spirála a kontaktní tyče. Spirála je od pláště oddělena dielektrikem ve formě křemenného písku (volitelně – oxid hořečnatý), který dobře vede teplo. V elektrických kotlích se obvykle používají patronové topné tělesa nebo jednostranné topné tělesa, kde jsou kontaktní výstupy umístěny na jedné straně ohřívače.

Výhodou těchto kotlů je, že topné těleso nemá žádné elektrické kontakty s chladicí kapalinou, díky čemuž nevznikají žádné svodové proudy, a v tomto případě lze použít proudový chránič (RCD). Výkon elektrických kotlů se mění pouze v mezích napěťových rázů v elektrické síti a nezávisí na vodě (nemrznoucí směsi) a její teplotě. Proto je snadné realizovat plynulou regulaci provozu kotle, což snižuje výpadky napětí při zapínání (vypínání) kotlového zařízení.

<strong>Výhody a nevýhody topných těles</strong>

Kotle s topným tělesem používají teplonosné médium k určenému účelu, aniž by vyžadovaly dodatečnou přípravu na elektrickou vodivost. Důležitým faktem je také to, že porucha topného tělesa neznamená zastavení provozu celého zařízení. Mezi pozitivní aspekty topných těles patří možnost jejich použití pro ohřev teplé vody na přehřátou vodu a podle jednookruhového schématu provozu. V tomto případě bude teplota vody omezena pouze tlakem, pro který je těleso kotle navrženo.

Mezi nevýhody topných těles patří jejich omezená životnost a možnost vyhoření. Proto věnujte pozornost možnosti (a pracnosti) procesu výměny topného tělesa. Tvorba vodního kamene na topném tělese zhoršuje chlazení a vede k předčasným poruchám v provozu topného zařízení. Proto je nutné přijmout opatření – změkčení vody, když se dostane do akumulační nádrže, a jako ideální možnost – destilace. V případě zapnutí kotlů bez vody může dojít i k poruše topného tělesa.

Kotle s topnými tělesy mohou být jedno- nebo dvouokruhové. Nejčastěji se kvůli malým rozměrům montují na zeď, ale existují i stacionární, výkonnější. Například modely E-Tech P od belgické společnosti „ACV“ představují stacionární kotle s výkonem až 260 kW. Mají elektronický systém regulace cyklu, který neustále přizpůsobuje výkon skutečným potřebám domu pomocí 4stupňové modulace. Kotel je řízen externím pokojovým termostatem, který dokáže omezit výkon v rozmezí 25–75 % maxima.

Obr. Elektrický kotel Etech P (ACV)

Finská společnost Jaspi, která vyrábí širokou škálu elektrických kotlů s výkonem až 1800 kW, vyrábí automatizované podlahové modely s vestavěnou cívkou pro ohřev TUV pro domy a chaty, kde je vyžadována teplá užitková voda. Řídicí systém těchto kotlů zahrnuje 7 až 30 výkonových stupňů. Například při objednávce kotle může spotřebitel vybavit jednotku systémy s maximálním násobkem výkonu 7 nebo 10 kW. A elektrické kotle Amptec od britské společnosti BAXI, montované na zeď, mají malou hmotnost a výkon 4-12 kW s objemem kotle 1,6 litru. Dlouhá životnost těchto kotlů je zajištěna použitím spínacích zařízení pracujících na polovodičích a měděných topných tělesech.

Obr. Kompaktní nástěnné kotle Amptec (Baxi)

<strong>Kotle s elektrodovými ohřívači</strong>

Ohřev vody nebo jiného nosiče tepla v elektrodových kotlích nastává průchodem elektrického proudu vodičem (nosičem tepla) přímo bez topného tělesa, v důsledku čehož se uvolňuje potřebné množství tepla. Elektrolytické reakce v kapalném médiu neprobíhají, protože katoda a anoda si vyměňují místa se standardní frekvencí elektrické sítě (50 Hz). Takový kotel, který je nádrží s elektrodami, funguje jako průtokový elektrický ohřívač.

Absence vody (nemrznoucí směsi) v kotli při zapnutí nemůže vést k poruše topného systému a tvorba vodního kamene na elektrodách jednoduše snižuje výkon zařízení, aniž by způsobila zničení topných těles. V takovém provedení je chladicí kapalina prvkem elektrické sítě, takže existuje řada požadavků na omezení jejího chemického složení a pokud se používá voda, musí být čištěna s ohledem na její elektrickou vodivost. Kromě toho nejsou takové kotle vhodné pro ohřev teplé vody v jednookruhových systémech.

Skutečnost, že elektrický odpor vody (nemrznoucí směsi) a výkon jednotky se zvyšují s rostoucí teplotou, je výrobci elektrodových kotlů prezentována jako výhoda a konkurence jako nevýhoda takových zařízení.

Elektrodové kotle jsou obvykle kompaktnější než kotle s topným tělesem. Například elektrodový kotel „Galan Vulcan 25“ od moskevské firmy „Galan“ má výkon 25 kW, délku 460 mm a průměr 13 mm a jeho hmotnost je 5,7 kg. Požadované napájecí napětí je 380 V, jmenovitý proud pro každou fázi je 40 A. Kotle patří do jednotek třídy 1 ochrany před úrazem elektrickým proudem. Výrobce zakazuje instalaci a provoz takových kotlů bez automatizace nebo automatických řídicích zařízení, která se pro instalaci do takových výrobků nedoporučují.

Topný systém lze naplnit nemrznoucí směsí, kterou vyvíjí výrobce topného zařízení, nebo vodou, která má parametry uvedené v pasu kotle (v tomto případě je nutné během provozu upravit specifický odpor vody).

Elektrodové kotle nelze použít v systémech podlahového vytápění, protože nedostatečná teplota vody (nemrznoucí směsi) neumožní elektrodovému zařízení dosáhnout stanoveného výkonu (který jsme zmínili výše).

Výrobce také zdůrazňuje, že vzhledem k malé pracovní kapacitě kotlů a rychlému ohřevu vody umožní výsledný tlak upustit od použití oběhového čerpadla (s maximálním výkonem nepřesahujícím 2 bary).

<strong>Nová řešení ve výrobě topných zařízení</strong>

Společnost Galan CJSC používá ve svých kotlích Galaks fóliové ohřívače, které jsou vyráběny technologií sítotisku používanou v elektronickém průmyslu. Fóliové jednotky jsou podobné elektrodovým jednotkám, pokud jde o účinnost, snadnou instalaci, opravu a náklady na vytápění 1 metru čtverečního plochy místnosti. Mají však řadu výhod, například nevyžadují přípravu chladicí kapaliny a fungují na jakoukoli kapalinu určenou pro topné systémy.

Absence tepelné vrstvy mezi odporovou cívkou a ocelovou základnou umožňuje upravovat výkonové charakteristiky kotle a zároveň snižovat jmenovitý výkon až o 25 %. U těchto kotlů nemá topný článek, rovnoměrně rozložený po celém povrchu válcového ohřívače, přímý kontakt s chladicí kapalinou a nevytváří hydraulický odpor. Fóliový ohřívač poskytuje vysokou účinnost, výkon kotle se snadno a plynule reguluje.

Obr. Kotle “Galax” s filmovým ohřívačem

Kotle modelu Sapphire od rjazanské společnosti RusNIT používají topný systém PENM, který je vyroben z měděné trubky (průtočné nádrže) s izolační vrstvou, na kterou je nanesena odporová vrstva wolframu. Elektrický proud ohřívá kotel, měděnou trubku a chladivo. PENM umožňuje výrazně zjednodušit konstrukci kotlů a zmenšit jejich rozměry. Plynulá regulace teploty od 35 do 85 °C v každém z výkonových stupňů (od 33 do 100 %).

Dalším typem ohřívače je konturový ohřívač založený na elektromagnetické indukci. Jednotka má konstrukci podobnou transformátoru a skládá se ze dvou obvodů. Jeden z nich je magnetický systém, druhý je palivový článek (TVEL). Pod vlivem elektromagnetického pole se v TVEL objevují proudy, které způsobují ohřev, jenž se přenáší do chladicí kapaliny.

Výhodou indukčních kotlů je absence topných těles, což snižuje tvorbu vodního kamene, eliminuje poruchy topného systému a poškození integrity celé konstrukce. Kromě toho tyto kotle pracují s jakýmkoli typem chladiva a mají široký rozsah tlaku a teploty.

Mezi nevýhody patří vyšší náklady ve srovnání s topnými tělesy a elektrodovými kotli (v segmentu domácností přibližně 2-3krát), velké rozměry a hmotnost, které 3-8krát převyšují ostatní kotle. Je také obtížné zorganizovat plynulé přepínání výkonu kotle.

Průmyslové indukční kotle používají vysokofrekvenční měnič, což zvyšuje celkové náklady na kotlové zařízení. Pro domácí použití tento měnič není součástí konstrukce kotle. Například ruské kotle SAV. Modely s výkonem 15 000 W jsou napájeny třífázovou sítí s frekvencí 50 Hz a napětím 380 V a mají rozměry 1100 x 108 mm s hmotností 45 kg.

• Zásobování plynem
• Kotelna
• Ventilační systém
• Geotermální vytápění
• Topný systém
• Systém teplých podlah