Формулы для расчета силы и мощности электрического тока

Формулы для расчета силы и мощности электрического тока

Способы определения мощности электрокотла

Расчет рабочей мощности котла отопления выполняется для обеспечения сбалансированной системы отопления, способной поддерживать комфортную температуру в помещении при различных внешних условиях.

Оборудование должно обеспечивать равномерный прогрев комнат, изменение направления ветра не должно оказывать негативного воздействия на условия в помещениях. Перед выбором оборудования владельцу дома необходимо знать, как рассчитать мощность электрокотла с учетом особенностей помещения.

Для расчета применяются 2 основные методики:

• по площади дома или комнат, подключенных к контуру отопления и котлу;
• по объему помещений.

Вспомогательная методика определения мощности по контуру горячего водоснабжения предназначена для расчета дополнительной производительности. Полученный параметр суммируется с предварительно рассчитанным значением энергопотребления для отопления дома.

Затем проверяется способность электрической проводки, подведенной к зданию, выдержать максимальную нагрузку при работе нагревательных элементов котла.

Расчет котла по площади дома

Базовой методикой является определение мощности электрического котла отопления по площади помещений. Для определения значения используется базовое значение мощности, необходимой для обогрева комнаты площадью 10 м².

Коэффициент не зависит от климатической зоны, грубо считается, что для прогрева 10 м² необходимо затратить мощность 1 кВт. Коэффициент не учитывает теплопроводность материалов стен и высоту помещения, поэтому для уточнения расчета применяются дополнительные поправочные коэффициенты, определенные опытным путем.

Например, при высоте потолка более 2,7 м вводится дополнительный поправочный параметр, равный отношению фактической высоты к значению 2,7 м. Климатический коэффициент зависит от места расположения дома, значение находится в интервале от 0,7 для южных регионов до 2,0 — северных районов. Если нагревательный узел будет использоваться и для горячего водоснабжения, то к полученному показателю добавляется запас мощности 25-30%.

Существует другой способ подсчета, основанный на формуле S*K*100, где параметр S является площадью помещений, а K представляет собой коэффициент тепловых потерь, изменяющийся в зависимости от минимального порога температуры воздуха. За базовое значение взята цифра 0,7, используемая в местности с минимальной температурой -10°С. При понижении климатической нормы на каждые 5°С коэффициент увеличивается на 0,2.

Метод не применяется при расчете котла для помещений со следующими особенностями конструкции:

1. Наличие пластиковых или деревянных окон с дублированным стеклопакетом.
2. Использование дополнительного теплоизоляционного слоя толщиной от 150 мм, расположенного внутри или снаружи кирпичной стены (толщиной 2 размера кирпича).
3. Сохранение неотапливаемого чердачного помещения и отсутствие теплоизоляционного материала на отделке крыши.
4. Увеличение высоты жилых комнат до 2,7 м и более.

Расчет мощности котла по объему

Расчет мощности электрического котла отопления по объему жилых помещений базируется на коэффициенте тепловых потерь, который составляет:

1. От 0,6 до 0,9 — для строений из кирпича с улучшенной теплоизоляцией. В доме применяются пластиковые 2-камерные окна, может использоваться крыша из теплоизолирующего материала.
2. От 1 до 1,9 — для зданий, построенных из кирпича (двойная кладка), со стандартной кровлей и деревянными окнами.
3. От 2 до 2,9 — для помещений с ухудшенной теплоизоляцией (например, со стенами толщиной в 1 кирпич).
4. От 3 до 4 — для зданий, построенных из древесины или выполненных из гофрированного металлического листа со слоем теплоизолирующего материала.

При расчете используется формула вида V*K*T/860, где учитывается объем дома V, поправочный коэффициент K и разница температуру внутри дома и снаружи помещения. Для расчета берется минимальная температура воздуха, характерная для местоположения дома.

Полученное значение является избыточным, но в случае длительных морозов удастся поддерживать температуру в доме в заданных параметрах. Приведенная методика расчета мощности электрокотла для отопления дома не учитывает подачи дополнительной теплой жидкости для мытья посуды или душевой кабины.

Для жилых помещений в панельных или кирпичных домах расчет ведется по нормативам СНиП. Правила закладывают необходимую мощность для нагрева 1 м³ воздуха в пределах 41 и 34 Вт (для дома из панелей и силикатного кирпича, соответственно).

Затем владелец помещения проводит замеры высоты и площади, к полученному значению добавляется страховой запас 10% (на случай понижения температуры воздуха в зимнее время). При установке энергосберегающих окон допускается устанавливать котел с мощностью менее расчетной.

Для угловых помещений учитывается количество стен, контактирующих с улицей. Если на внешнюю сторону дома выходит только 1 стена, то требуется применять коэффициент 1,1. Каждая дополнительная стена увеличивает значение корректирующего параметра на 0,1. Для снижения тепловых потерь рекомендуется проанализировать помещение специальным прибором, а затем смонтировать слой изолятора.

Расчет для ГВС

Расчет электрокотла для отопления частного дома, одновременно используемого для горячего водоснабжения, учитывает следующие факторы:

1. Количество и температура теплой воды, необходимой для обеспечения жизнедеятельности проживающих в помещении людей.
2. На основании первого параметра определяется объем горячей воды +90°C, которая затем разбавляется потоком холодной жидкости для получения теплой.
3. На основании полученного значения осуществляется расчет электрического котла. При определении параметров не учитывается понижение температуры водопроводной воды в зимнее время.

Например, жилой дом ежесуточно потребляет 200 л теплой воды (Vг) прогретой до +40°С (Tг). Предполагается получение необходимой температуры путем смешивания горячей и холодной воды. Владелец планирует приобрести котел, прогревающий жидкость до +95°С (Tк), в линии холодного водоснабжения подается вода с температурой +10°С (Tх).

Объем горячей воды определяется по формуле Vг*(Tг-Tх)/(Tк-Tх)=200*(40-10)/(95-10). Расчет показывает, что для обеспечения подачи горячей воды в сутки требуется прогреть 71 л жидкости до температуры +95°С.

Дальнейший расчет ведется на основании коэффициента удельной теплоемкости воды (4,218 кДж на каждый кг при прогреве на 1°C), веса жидкости и разницы температур. Полученное значение затем переводится по таблицам в киловатты, рекомендуется округлять параметр в сторону увеличения.

Для описанной выше ситуации требуется дополнительная мощность около 5 кВт. Полученное значение подразумевает прогрев воды за 1 час, если жидкость используется равномерно в течение дня, то допускается снизить дополнительные энергозатраты в 2 раза.

Методика проведения теплового расчета

Нужные данные

Перед тем как производить расчет теплоэнергии на отопление,направляться собрать информацию о здании, в котором предстоит монтировать климатическую сеть.

1. Проект будущего либо существующего дома. В нем в обязательном порядке должны быть проставлены геометрические размеры комнат, и наружные габариты постройки. Помимо этого, пригодятся размеры и количество оконных и дверных проемов.

1. Климатические условия местности, где расположен дом. Вам необходимо уточнить длительность отопительного сезона, ориентацию дома по сторонам света, средние за сутки и среднемесячные температуры и другие подобные сведения.
2. Материал и теплоизоляция стен. От них зависит, какое количество тепловой энергии будет рассеиваться непродуктивно через разные элементы здания.
3. Конструкция и материалы пола и потолка. Указанные поверхности обычно являются обстоятельством сильных потерь тепла. В случае если это так, целесообразно провести утепление напольного покрытия и чердачного перекрытия, по окончании чего вычислить мощность системы отопления заново.

Формула для вычисления тепловой мощности климатической сети

Для всех инженерных расчетов вам пригодится далеко не одна формула расчета отопления. Так как, как упоминалось в прошлых разделах, нужно установить множество серьёзных характеристик системы обогрева.

Обратите внимание! направляться весьма шепетильно производить расчет: отопление, как и водопровод либо канализация – достаточно сложные и дорогостоящие климатические сети. В случае если при проектировании были допущены ошибки, потребуется модернизация по ходу строительства. А цена таких мероприятий время от времени выливается в достаточно большую сумму.

Самым серьёзным параметром при расчете есть мощность котла отопления, поскольку именно он выступает центральным элементом климатической сети. Для этого употребляется следующая формула:

Мкотла = Tдома * 20%, где:

• Тдома– потребность в тепловой энергии дома, где производится монтаж отопления
• 20% — коэффициент, учитывающий непредвиденные события. К ним относятся падение давления в магистральной газовой сети, сильные морозы, неучтенные потери тепла при открывании дверей и окон, и другие факторы.

Определение потерь тепла

Дабы вычислить потребность дома в тепловой энергии необходимо знать количество потерь тепла, происходящих через стенки, пол и потолок. Для этого возможно воспользоваться таблицей, в которой указана теплопроводность разных материалов.

Наименование	Толщина, см	Коэффициент теплопроводности
Пенопласт	0,11	0,037
Стекловата	0,12	0,041
Минеральное волокно	0,13	0,044
Строганный брус	0,44	0,15
Газобетон	0,54	0,183
Пенобетон	0,62	0,21
Кирпич	0,79	0,27

Но, дабы верно выяснить потери тепла и вычислить мощность котла, знать коэффициент теплопроводности материалов будет не хватает.

Необходимо кроме этого включить в формулу расчета определенные поправки:

1. Конструкция и материал применяемых стеклопакетов:

1. Площадь остекления дома. Тут все просто. Чем больше величина соотношения площади окон к площади пола, тем больше потери тепла здания. Для расчетов возможно взять следующие коэффициенты:

1. Средняя за сутки температура внешнего воздуха. Эту поправку также необходимо учитывать, поскольку при через чур низких значениях коэффициент потерь тепла через стенки и окна возрастает. Для расчетов принимаются следующие значения:

1. Количество наружных стен. В случае если помещение расположено в дома, то с наружным воздухом соприкасается лишь одна стенки – та, где находится окно. Но, угловые помещения либо комнаты в маленьких зданиях смогут иметь и две, и три, и четыре наружных стенки. В этом случае нужно учитывать следующие поправочные коэффициенты:

• одна комната – 1,
• две комнаты –1,2,
• три комнаты – 1,22,
• четыре комнаты – 1,33

1. Количество этажей. Как и в прошлом случае, количество этажей и (либо) наличие чердака воздействует на теплопотери. В этом случае необходимо взять следующие значения для поправок:

• наличие нескольких этажей – 0,82,
• утепленная кровля либо чердачное перекрытие – 0,91,
• неутепленный потолок – 1.

1. Расстояние между стенами и потолком. Как мы знаем, громадная высота потолков увеличивает количество комнаты, исходя из этого на ее отопление нужно тратить большее количество тепла. Коэффициенты в этом случае используются следующие:

Дабы вычислить отопление, нужно перемножить все вышеперечисленные коэффициенты и выяснить Тдомапо следующей формуле:

Тдома = Пуд * Кнеспециализированный * S, где:

• Пуд – удельные потери тепла (в большинстве случаев, 100 Ватт/м2)
• Кнеспециализированный– неспециализированная поправка, полученная методом перемножения всех вышеперечисленных коэффициентов,
• S –площадь домостроения.

Зачем нужен расчет мощностного показателя

Потребность в определении мощности объясняется тем, что основные характеристики котла зависят от следующих факторов:

• особенности конструкции и назначение отапливаемого объекта;
• размеры и форма каждого помещения;
• общее число жильцов;
• месторасположение на карте страны.

Расчетная мощность теплопередачи используется для определения параметров котельного оборудования, планируемого к установке именно в этом помещении. Будущий котел должен обладать производительностью, достаточной для его обогрева даже в самые холодные зимние дни. Также важно предусмотреть возможность согласованного подключения агрегата к магистральному трубопроводу. Проведенные расчеты помогут определиться с его длиной и типоразмером труб, а также с типом радиаторов и параметрами циркуляционного насоса.

РАССМОТРИМ ДРУГОЙ ПРИМЕР:

Необходимо с помощью расчетов подобрать устройства поддержания микроклимата в шкафу, установленном в помещении. Шкаф изготовлен из стали, степень защиты не ниже IP54, его габариты 2000x800x600мм. Потери тепловой энергии всех приборов известны и составляют Pv = 550 Вт.

Требуется обеспечить внутреннюю температуру в холодный период не ниже Ti = +15 о С, а в летний – не выше Ti = +35 о С.

Внешняя температура равна: в зимний период Ta = 0 о С, в летний период Ta = +30 о С.

Как обозначается мощность: единицы измерения

В таблице выше вы увидели обозначение в ваттах, и читая инструкции к бытовой технике, можно заметить, что среди характеристик прибора обязательно указано количество ватт. Это единица измерения механической мощности, используемая в международной системе СИ. Она обозначается буквой W или Вт.

Измерение мощности в ваттах было принято в честь шотландского ученого Джеймса Уатта — изобретателя паровой машины. Он стал одним из родоначальников английской промышленной революции.

В физике принято следующее обозначение мощности: 1 Вт = 1 Дж / 1с.

Это значит, что за 1 ватт принята мощность, необходимая для совершения работы в 1 джоуль за 1 секунду.

В каких единицах еще измеряется мощность? Ученые-астрофизики измеряют ее в эргах в секунду (эрг/сек), а в автомобилестроении до сих пор можно услышать о лошадиных силах.

Интересно, что автором этой последней единицы измерения стал все тот же шотландец Джеймс Уатт. На одной из пивоварен, где он проводил свои исследования, хозяин накачивал воду для производства с помощью лошадей. И Уатт выяснил, что 1 лошадь за секунду поднимает около 75 кг воды на высоту 1 метр. Вот так и появилось измерение в лошадиных силах. Правда, сегодня такое обозначение мощности в физике считается устаревшим.

Одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для поднятия груза в 75 кг за 1 секунду на 1 метр.

Единицы измерения

Вт

1 эрг в секунду

1 метрическая лошадиная сила

Значения потребляемой электрической мощности некоторых потребителей

Электрический прибор	Мощность,Вт
Лампочка фонарика	1
Сетевой роутер, хаб	10…20
Системный блок ПК	100…1700
Системный блок сервера	200…1500
Монитор для ПК ЭЛТ	15…200
Монитор для ПК ЖК	2…40
Лампа люминесцентная бытовая	5…30
Лампа накаливания бытовая	25…150
Холодильник бытовой	15…700
Электропылесос	100… 3000
Электрический утюг	300…2 000
Стиральная машина	350…2 000
Электрическая плитка	1000…2000
Сварочный аппарат бытовой	1000…5500
Двигатель лифта невысокого дома	3 000…15 000
Двигатель трамвая	45 000…75 000
Двигатель электровоза	650 000
Электродвигатель шахтной подъёмной машины	1 000 000…5 000 000
Электродвигатель прокатного стана	6 000 000…32 000 000

Измеряется как долговременная ( RMS [en] ), так и кратковременная (PMO, PMPO) мощности, способные отдавать усилителями мощности.