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.

Сколько тепла в кВт вам требуется для обогрева дома — проверяем на калькуляторе!

Если мы собираемся по максимуму экономить в той или иной сфере жизни, то необходимо хорошо представлять: куда, в каких количествах и на что тратятся наши деньги. А одной из наиболее чувствительных статей расходов семейного бюджета в наше время становятся коммунальные платежи. И если с затратами на электроэнергию относительная ясность имеется, так как по большей части все на виду и довольно понятно, то с отоплением – несколько сложнее.

Сколько тепла нам требуется для обогрева жилья?

Неважно, какая схема или система применяется для этих целей, в первую очередь необходимо обладать информацией, сколько тепла нам требуется для обогрева жилья? Да, вопрос звучит именно так, пока без перехода в «денежную плоскость». Да мы и не сможет спрогнозировать финансовые расходы, пока не выразим требуемую тепловую энергию в каких-то понятных величинах. Например, в киловаттах.

Вот этим и займемся сегодня.

Немного общей информации – что такое требуемое количество тепла?

Очень вкратце, все это и так известно – просто требуется небольшая систематизация.

Современному человеку для комфортного проживания требуется создание определённого микроклимата, одной из важнейших составляющих которого является температура воздуха в помещении. И хотя «тепловые пристрастия» могут разниться, можно смело утверждать, что для большинства людей эта зона «температурного комфорта» лежит в диапазоне 18÷23 градуса.

Но когда на улице, например, отрицательная температура, то естественные термодинамические процессы стремятся все подвести под «общую планку», и тепло начинает из жилой зоны уходить. Тепловые потери – это совершенно нормальное с точки зрения физики явление. Вся система утепления жилья направлена на максимальное снижение таких потерь, но полностью их устранить невозможно. А отсюда вывод — отопление дома как раз и предназначено для восполнения этих самых тепловых потерь.

От тепловых потерь – никуда не деться, но очень важно хотя бы постараться свести их к возможному минимуму.

Как определиться с ними их количественно?

Простейший способ расчета необходимой тепловой мощности основывается на утверждении, что на каждый квадратный метр площади требуется 100 ватт тепла. Или — 1 кВт на 10 м².

Но даже не будучи специалистом, можно задуматься — а как такая «уравниловка» сочетается со спецификой конкретных домов и помещений в них, с размещением зданий на местности, с климатическими условиями региона проживания?

Так что лучше применить иной, более «скрупулезный» метод подсчета, в котором будет приниматься во внимание множество различных факторов. Именно такой алгоритм и заложен в основу предлагаемого ниже калькулятора.

Важно – вычисления проводятся для каждого отапливаемого помещения дома или квартиры отдельно. И лишь в конце подбивается общая сумма потребной тепловой энергии. Проще всего будет составить небольшую таблицу, в строках которой перечислить все комнаты с необходимыми для расчетов данными. Тогда, при наличии у хозяина под рукой плана своих жилых владений, много времени вычисления не займут.

И еще одно замечание. Результат может показаться весьма завышенным. Но мы должны правильно понимать – в итоге показывается то количество тепла, которое требуется для восполнения теплопотерь в самых неблагоприятных условиях. То есть – для поддержания температуры в помещениях +20 ℃ при самых низких температурах на улице, характерных для региона проживания. Иными словами — на пике зимних холодов в доме будет тепло.

Но такая супер-морозная погода, как правило, стоит весьма ограниченное время. То есть система отопления будет по большей части работать на более низкой мощности. А это означает, этот никакого дополнительного запаса закладывать особого смысла нет. Эксплуатационный резерв мощности будет и без того внушительным.

Ниже расположен калькулятор, а под ним будут размещены необходимые краткие пояснения по работе с программой.

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для отопления помещений

Пояснения по проведению расчетов

Последовательно уносим данные в поля калькулятора.

• Первым делом определим климатические особенности – указанием примерной минимальной температуры, свойственной региону проживания в самую холодную декаду зимы. Естественно, речь идет о нормальной для своего региона температуре, а не о каких-то «рекордах» в ту или иную стороны.

Кстати, понятное дело, это поле не будет меняться при расчетах для всех помещений дома. В остальных полях – возможны вариации.

• Далее идет группа из двух полей, в которых указываются площадь помещения (точно) и высота потолков (выбор из списка).

• Следующая группа данных учитывает особенности расположения помещения:

— Количеств внешних стен, то есть контактирующих с улицей (выбор из списка, от 0 до 3).

— Расположение внешней стены относительно стороны света. Есть стены, регулярно получающие заряд тепловой энергии от солнечных лучей. Но северная стена, например, солнца не видит вообще никогда.

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

— Если на местности, где расположен дом, выражено преобладание какого-то направления зимнего ветра (устойчивая роза ветров), то это тоже можно принять во внимание. То есть указать, находится ли внешняя стена на наветренной, подветренной или параллельной направлению ветра стороне. Если таких данных нет, то оставляем по умолчанию, и программа рассчитает, как для самых неблагоприятных условий.

— Далее, указывается, насколько утеплены стены. Выбирается из трех предложенных вариантов. Точнее даже, из двух, так как в доме с вообще неутепленными стенами затевать отопление — абсолютная бессмыслица.

— Два схожих поля поросят указать, с чем соседствует помещение «по вертикали», то есть что расположено сверху и снизу. Это поможет оценить размеры теплопотерь через полы и перекрытия.

• Следующая группа касается окон в помещении. Здесь важно и их количество, и размеры, и тип, в том числе – особенности стеклопакетов. По совокупности этих данных программа выработает поправочный коэффициент к результату расчетов.
• Наконец, на количество теплопотерь серьёзно влияет наличие в комнате дверей, выходящих на улицу, на балкон, в холодный подъезд и т.п. Если дверями регулярно в течение дня пользуются, то любое их открытие сопровождается притоком холодного воздуха. Понятно, что это требует возмещения в форме дополнительной тепловой мощности.

Все данные внесены – можно «давить на кнопку». В результате пользователь сразу получит искомое значение тепловой мощности для конкретного помещения.

Как уже говорилась, сумма всех значений даст результат за весь дом (за квартиру) в целом, в киловаттах.

По этой величине, считая ее минимумом, подбирают, кстати, и котел отопления. И именно эта суммарная величина понадобится, когда придёт время считать реальные денежные расходы на эксплуатацию системы отопления.

А данные по каждой из комнат тоже весьма полезны — для подбора и расстановки радиаторов отопления, или для выбора подходящей модели электрического обогревателя.