Экономное отопление. Что такое энергия, как её считать и экономить.

Мы постоянно пользуемся энергией, греем воду, отапливаем помещение, ездим на автомобиле и надо точно оценивать её потребление.

Но чтобы более эффективно её потреблять, надо знать, сколько энергии содержит тот или иной вид топлива и сколько она стоит.

Что такое энергия и чем она отличается от теплоты?

Теплота, или количество теплоты, — это часть внутренней энергии тела, которая самопроизвольно, без внешнего воздействия переходит от тел более нагретых, к телам, менее нагретым посредством теплопроводности или лучеиспускания (за счет электромагнитного излучения).

Теплопроводность может идти по твердому телу и за счет конвекционных потоков. Таким образом мы имеем три пути передачи тепла:

Наиболее эффективный способ теплопередачи – это лучистый, так как можно достичь максимального градиента температур между охлаждаемым и нагреваемым телами, до нескольких тысяч градусов и, соответственно, больших скоростей передачи тепла.

В каких единицах измеряют энергию.

Измеряется она в джоулях, калориях и ваттах.

Исторически сложилось, что физики считают работу, энергию, количество теплоты в джоулях . Теплотехники тепло на обогрев жилья в калориях , а электрики и энергетики считают энергию в ваттах. Калории являются тепловым потоком, потому что эта энергия считается за определенное время.

Очень важно понимать, что энергию можно потратить по-разному: можно быстро, а можно медленно.

Теплосчетчик считает потраченные гигакалории тепловой энергии за месяц, а электросчетчик считает потраченные ватты электрической энергии за месяц. Но не просто ватты, а киловатты (кВт), потраченные за один час (кВт/час).

Источники энергии и цена 1 кВт.

Сколько её содержится в 1,0 кг угля, в бензине, газе, солярке, дровах и стомость топлива за 1 кВт выделяемого тепла. Зная эти цифры, вы можете сравнить, с какой надбавкой продается тепло управляющими компаниями. В Новосибирске оно продается по официальному тарифу за 1300,07 руб./гКал (

Для упрощения расчетов можно считать, что 1,0 л солярки, 1,0 л бензина, 1,0 л пропана и также 1,0 кубометр природного газа дают около 10 кВт энергии.

А. Каменный уголь.

В 1,0 кг каменного угля содержится 7-8 кВт энергии, по 0,375 руб/кВт.

Цена 1 кг угля =3 руб. (г. Новосибирск, 2018 г.). Стоимость 1,0 кВт энергии, полученной при сжигании угля, составит:

1,0 кг=3,0 руб./8 кВт = 0,375 руб./квт.

Стоимость 1,0 МВт:

Стоимость 1,0 Гкал тепла , полученного от сжигания угля составит:

375/0.8598 = 322 руб

Б. Дрова.

В 1 кг дров примерно 2,5 кВт энергии, по 0,716 руб/кВт.

Средняя стоимость дров в Новосибирске составляет 1 200 руб. за 1,0 м³. Масса 1,0 м³ березовых дров равна примерно 670 кг. Т.е., 1,0 кг дров в среднем стоит около 1,79 руб.

Для получения 1 кВт/час тепловой энергии расходуется примерно 0,4 кг дров:

Стоимость 1,0 кВт/час тепловой энергии при сжигании дров равна, примерно:

В. Природный (магистральный) газ метан.

В 1 м³ примерно 10 кВт энергии, по 0,584 руб/кВт.

Стоимость природного газа в Новосибирске составляет 5,835 руб./м³.

Для производства 1,0 кВт/час. тепловой энергии расходуется примерно 0,1 м³ газа. Соответственно стоимость производства 1,0 кВт тепловой энергии при использовании природного газа равна примерно:

5,835 руб./м³ *0,1 м³ = 0,5835 руб.

Стоимость 1,0 МВт:

Стоимость 1,0 Гкал тепла, полученного от сжигания газа составит:

583,5/0.8598 = 501,7 руб.

Г. Сжиженный газ.

Для получения тепловой энергии в 1 кВт /час потребляется примерно 0,1 кг сжиженного газа (в зависимости от КПД котла и т.д.). 1,0 л сжиженного газа стоит в Новосибирске 25 руб. Т.е. 1,0 кВт в этом случае стоит примерно 2,5 руб .

Д. Жидкое топливо (солярка).

Стоимость 1,0 литра солярки в Новосибирске 45 руб.

Для получения 1,0 кВт/час тепловой энергии потребляется примерно 0,1 литр солярки (в зависимости от КПД котла и т.д.). Т.е. 1,0 кВт стоит примерно 4,5 руб .

Как посчитать энергию на нагрев воды.

Исходные данные. Вода нагревается от 0,0°С (T1) до 100°С (T2). Разница 100°.

1. Определим сколько необходимо времени на нагрев 1000 литров воды при мощности нагревателя 10 кВт.

t=0,0017x	V(T2-T1 )
	W

t= (0.00117 x V x (T2 — T1))/ W = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 10 = 11,7 часа.

• t — время (в часах)
• V — объём бака (литры);
• T2 — температура нагретой воды;
• T1 — исходная температура холодной воды;
• W — электрическая мощность нагревательного элемента (кВт).

2. Определим мощность нагревательного элемента, необходимую на нагрев 1000 л воды от ноля до 100°С за сутки.

W= (0.00117 x V x (t2 — t1))/ T = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 24 = 4,875 киловатт в час.

За сутки надо потратить:

4,875 х 24 часа= 117 киловатт энергии.

3. При нагреве одного литра воды на один градус затрачивается 1,17 Вт энергии.

На разогрев 1 литра воды на 100°С нужно:

117 000 Вт / 1000 л = 117 ватт энергии

Получается что для разогрева 1 литра воды на 1°С надо израсходовать 1,17Вт.

117Вт / 100°С = 1,17 Вт/литр

Запомним эту цифру , она показывает сколько энергии затратится на нагрев 1,0 л воды в чайнике от нуля градусов до 100°С. Если мощность обычного чайника составляет 1,0 кВт (в час), то время нагрева составит примерно 7 минут.

Для упрощения расчетов , можно округлить количество затраченной энергии на нагрев 1,0 литра воды до 1,0 Вт, чтобы быстро делать в уме все необходимые расчеты по затратам энергии на нагрев воды, время нагрева, а также требуемую для этого мощность.

4. Пример расчета, без учета энергии на потери.

Сколько времени потребуется для того, чтобы нагреть 1000 л воды, температурой от 10°С до 80°С котлом мощностью 20 кВт.

Для нагрева требуется израсходовать энергии:

(T2 — T1) *1кВт=(80-10)х1= 70 кВт

При мощности котла 20кВт это произойдет через:

70 кВт/20= 3,5 часа.

5. Приведем пример расчета расходов топлива на отопление дома.

При сжигании 50 кубометров природного газа, получаем 500 кВт

Этим количеством энергии можно отопить 100 м² жилья зимой в течение двух холодных дней:

100 м² * 0,1кВт/м² * 24часа=240 кВт в день

Как отмечалось выше, один кубометр газа метана при сжигании выделяет около 10 кВт энергии (

10 кКал). По строительным нормам расход (в среднем по Сибири) регламентируется на уровне 1,0 кВт на 10 м² площади (100 Вт/м²) при высоте помещения до

3 м и когда на улице -40°С. Соответственно расчетный расход газа при проектировании отопления дома площадью 100 м² холодной зимой (если все время будет -40°С) за месяц:

1 м³ х 24 часа х 30 дней =720 м³/месяц.

Так как не бывает все время -40°С, поэтому примерный расчетный расход на практике уменьшится в 2 раза и составит примерно 360 м³, что при цене газа около 6 руб. составит 2160 руб./мес.

Потери тепла, а соответственно расход газа конечно же еще зависят и от утепления дома.

Надо учитывать еще расходы газа на нагрев горячей воды и на приготовление пищи.

Стоимость энергии в кВт, выделяемой при сжигании газа будет 6 руб./10 кВт =0,6 руб./кВт. А стоимость электроэнергии сегодня составляет 3,0 руб./кВт. Поэтому в 5 раз дешевле готовить на газовой плите, чем на электрической .

Сопоставление стоимости отопления.

В расчете на дом 100 м². Стоимость энергии, в зависимости от её источника и расходы на отопление за отопительный сезон, который составляет 8 месяцев в г. Новосибирске (по ценам 2018 г.) представлена в таблице.

Формула расчета Гкал по отоплению

Что же такое Гкал? Гкал – гигакалория, то есть измерительная единица, в которой исчисляется тепловая энергия. Произвести расчет Гкал можно самостоятельно, но предварительно изучив некоторую информацию о тепловой энергии. Рассмотрим в статье общие сведения о расчетах, а также формулу для расчета Гкал.

Что такое Гкал?

Калория – определенное количество энергии, которое необходимо для нагрева 1 грамма воды до 1 градуса. Данное условие соблюдается в условиях атмосферного давления. Для расчетов тепловой энергии применяется большая величина — Гкал. Гигакалория соответствует 1 миллиарду калорий. Данная величина начала использоваться с 1995 года в соответствии с документом Министерства топлива и энергетики.

В России среднее значение потребления на 1 кв.м. составляет 0,9342 Гкал за месяц. В каждом регионе это значение может меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от погодных условий.

Что такое гигакалория, если ее перевести в обычные величины?

1. 1 Гигакалория равняется 1162,2 киловатт-часам.
2. Для того чтобы нагреть 1 тысячу тонн воды до температуры +1 градус потребуется 1 гигакалория.

Гкал в многоквартирных домах

В многоквартирных домах гигакалории используются в тепловых расчетах. Если знать точное количество теплоэнергии, которое остается в доме, то можно рассчитать счет для оплаты отопления. Например, если в доме не установлен общедомовой или индивидуальный прибор тепла, то за централизованное отопление придется платить исходя из площади обогреваемого помещения. В том случае если тепловой счетчик установлен, то подразумевается разводка горизонтального типа или же последовательная, или коллекторная. В таком варианте в квартире делают два стояка для подающей и обратной трубы, а система внутри квартиры определяется жильцами. Такие схемы используются в новых домах. Именно поэтому жильцы могут самостоятельно регулировать расход тепловой энергии, сделав выбор между комфортом и экономией.

Регулировка производится следующим образом:

1. За счет дросселирования батарей отопления происходит ограничение проходимости прибора отопления, следовательно, температура в нем снижается, а расход тепловой энергии уменьшается.
2. Установка общего термостата на обратной трубе. В таком варианте расход рабочей жидкости определяется температурой в квартире и если она увеличивается, то расход снижается, а если уменьшается, то расход увеличивается.

Гкал в частных домах

Если говорить о Гкал в частном доме, то жильцы в первую очередь интересуются затратами теплоэнергии при каждом виде топлива. Поэтому рассмотрим некоторые расценки за 1 Гкал на различные виды топлива:

• Газ природный – 3300 рублей;
• Газ сжиженный – 520 рублей;
• Уголь – 550 рублей;
• Пеллеты – 1800 рублей;
• Дизельное топливо – 3270 рублей;
• Электроэнергия – 4300 рублей.

Цена может меняться в зависимости от региона, а также стоит учитывать, что стоимость топлива периодически увеличивается.

Общие сведения о расчетах Гкал

Для расчета Гкал необходимо произвести специальные вычисления, порядок которых установлен специальными нормативными актами. Расчет производят коммунальные службы, которые могут вам разъяснить порядок расчета Гкал, а также расшифровать любые непонятные моменты.

Если у вас установлен индивидуальный прибор, то получится избежать любых проблем и переплат. Вам достаточно, ежемесячно снимать показатели со счетчика и умножать полученное число на тариф. Полученную сумму необходимо оплатить за пользование отоплением.

Счетчики тепла

Для того чтобы рассчитать тепловую энергию нужно знать следующую информацию:

1. Температура жидкости на входе и выходе определенного участка магистрали.
2. Расход жидкости, которая движется через отопительные приборы.

Расход можно определить при помощи счетчиков тепла. Приборы учета тепла могут быть двух видов:

1. Крыльчатые счетчики. Такие приборы используются для учета тепловой энергии, а также расхода горячей воды. Отличие между такими счетчиками и приборами для учета холодной воды — материал, из которого изготавливается крыльчатка. В таких приборах она наиболее устойчива к воздействию высоких температур. Принцип работы схож у двух приборов:

• Учетному устройству передается вращение крыльчатки;
• Крыльчатка начинает вращение из-за движения рабочей жидкости;
• Передача производится без непосредственного взаимодействия, а с помощью перманентного магнита.

Такие приборы имеют простую конструкцию, но порог срабатывания у них невысок. А также они имеют надежную защиту от искажений показаний. При помощи антимагнитного экрана происходит предотвращение торможения крыльчатки наружным магнитным полем.

1. Устройства с регистратором перепадов. Такие счетчики работают по закону Бернулли, который утверждает, что скорость движения потока жидкости или газа обратно пропорциональна его статическому движению. Если давление регистрируется двумя датчиками, то можно без труда определить расход в реальном времени. Счетчик подразумевает в устройстве конструкции электронику. Практически все модели предоставляют информацию о расходе и температуре рабочей жидкости, а также определяют расход тепловой энергии. Настраивать работу можно вручную при помощи ПК. Подключить прибор можно к ПК через порт.

Многие жильцы задаются вопросом, как рассчитать количество Гкал на отопление в открытой системе отопления, в которой возможен отбор для горячей воды. Датчики напора устанавливаются на обратную трубу и подающую одновременно. Разница, которая будет в расходе рабочей жидкости, будет показывать количество теплой воды, которая была потрачена для бытовых нужд.

Формула расчета Гкал по отоплению

Если у вас отсутствует индивидуальный прибор, то необходимо воспользоваться следующей формулой расчета тепла на отопление: Q = V * (T1 – T2) / 1000, где:

1. Q – общий объем энергии тепла.
2. V- объем потребления горячей воды. Измеряется в тоннах или кубических метрах.
3. T1 – это температура горячей воды, которая измеряется в градусах Цельсия. В таком расчете лучше учитывать такую температуру, которая будет характерна для конкретного рабочего давления. Такой показатель имеет название – энтальпия. Если нет необходимого датчика, то принять ту температуру, которая будет схожа с энтальпией. Обычно средний показатель такой температуры находится в пределах 60-65 градусов Цельсия.
4. T2 – это температура холодной воды, которая измеряется в градусах Цельсия. Как известно попасть к трубопроводу с холодной водой не просто, поэтому такие значения определяются постоянными значения. Они в свою очередь зависят от климатических условий за пределами дома. Например, в холодное время года такая величина может быть 5 градусов, а в теплое время, когда нет отопления, может достигать 15 градусов.
5. 1000 представляет собой коэффициент, благодаря которому можно получить ответ в гигакалориях. Такое значение будет более точным, чем в обычных калориях.

В закрытой отопительной системе расчет гигакалорий происходит в другой форме. Для того чтобы рассчитать Гкал в закрытой системе отопления необходимо воспользоваться следующей формулой: Q = ((V1 * (T1 – T)) — (V2 * (T2 – T))) / 1000, где:

1. Q – прежний объем тепловой энергии;
2. V1 – это параметр расхода носителя тепла в подающей трубе. В качестве источника тепла может быть водяной пар или обычная вода.
3. V2 – объем расхода воды в отводящей трубе;
4. T1 – температура в трубе подачи носителя тепла;
5. T2 – температура на выходе трубы;
6. T – температура холодной воды.

Расчет тепловой энергии на отопление по данной формуле зависит от двух параметров: первый показывает тепло, которое поступает в систему, а второй – параметр тепла при отводе носителя тепла по обратной трубе.

Другие способы расчета Гкал по отоплению

Рассчитать количество тепла, которое поступает в отопительную систему можно и другими способами. Например, формула для расчета Гкал может иметь два других вида:

1. Q = ((V1 * (T1 — T2)) + (V1 — V2) * (T2 – T)) / 1000.
2. Q = ((V2 * (T1 — T2)) + (V1 — V2) * (T1 – T)) / 1000.

Все значения в данных формулах такие же, как и в предыдущей формуле. Исходя из вышеперечисленных расчетов, можно сделать вывод, что рассчитать Гкал за отопление можно самостоятельно. Но следует обратиться за консультацией в специальные компании, которые несут ответственность за подачу теплоэнергии в дом, так как их работа и система расчетов могут отличаться от этих формул и состоять из другого комплекса мероприятий.

Если вы решили в своем частном доме сделать систему «Теплый пол», то принцип расчета отопления будет совершенно другой. Расчет будет намного сложнее, так как следует учитывать не только особенности контура отопления, но и значения электрической сети, от которой происходит нагрев пола. Компании, которые отвечают за контроль над работами по монтажу теплого пола, будут другими.

Многие жильцы испытывают трудности при переводе килокалорий в киловатты. Связано это со многими пособиями измерительных единиц в международной системе, которая называется «Си». При переводе килокалорий в киловатты следует использовать коэффициент 850. То есть 1 кВт равняется 850 ккал. Такой расчет намного проще других, так как узнать необходимый объем гигакалорий не трудно. 1 гигакалория = 1 миллиону калорий.

В ходе расчета следует помнить, что любые современные приборы имеют небольшую погрешность. В основном они являются допустимыми. Но рассчитывать погрешность необходимо самостоятельно. Например, это можно сделать при помощи следующей формулы: R = (V1 — V2) / (V1+V2) * 100, где:

1. R – погрешность общедомового прибора на отопление.
2. V1 и V2 – это уже указанные ранее параметры расхода воды в системе.
3. 100 – это коэффициент, который отвечает за перевод полученного значения в проценты.
   В соответствии с эксплуатационными нормами максимальная погрешность, которая может быть – 2%. В основном такой показатель не превышает 1%.

Итоги расчетов Гкал по отоплению

Если вы правильно выполнили расчет потребления Гкал тепловой энергии, то вы можете не беспокоиться о переплатах за коммунальные услуги. Если воспользоваться вышеперечисленными формулами, то можно сделать вывод, что при отоплении жилого дома площадью до 200 кв.м. потребуется затратить около 3 Гкал за 1 месяц. Если учесть что отопительный сезон во многих регионах страны длится примерно 6 месяцев, то можно посчитать приблизительный расход тепловой энергии. Для этого 3 Гкал умножаем на 6 месяцев и получаем 18 Гкал.

Посчитать расход гигакалорий намного легче в частном доме, так как там можно установить свой индивидуальный прибор. В многоквартирных домах с централизованным отоплением обойтись обычным прибором не получится.

Исходя из информации указанной выше, можно сделать вывод, что все расчеты по расходу тепловой энергии в определенном доме можно сделать самостоятельно без помощи специальных организаций. Но стоит помнить, что все данные должны быть рассчитаны точно по специальным математическим формулам. Кроме этого все процедуры нужно согласовывать со специальными органами, которые контролируют такие действия. Если вы не уверены, что выполните расчет самостоятельно, то можете воспользоваться услугами профессиональных специалистов, которые занимаются такой работой и имеют в наличии материалы, подробно описывающие весь процесс и фото образцов системы отопления, а также их схемы подключения.