Тепловая энергия единицы измерения и применение

Оглавление

Единицы теплоты

“…- Сколько попугаев в тебе поместится, такой у тебя рост. – Очень надо! Я не стану глотать столько попугаев!…”

Из м/ф “38 попугаев”

В соответствии с международными правилами СИ (международная система единиц измерения) количество тепловой энергии или количество тепла измеряется в Джоулях , также существуют кратные единицы килоДжоуль = 1000 Дж., МегаДжоуль = 1 000 000 Дж, ГигаДжоуль = 1 000 000 000 Дж. и пр. Эта единица измерения тепловой энергии является основной международной единицей и наиболее часто используется при проведении научных и научно-технических расчётов.

Однако, все из нас знают или хотя бы раз слышали и другую единицу измерения количества теплоты (или просто тепла) это калория, а также килокалория, Мегакалория и Гигакалория, что означают приставки кило, Гига и Мега, смотреть пример с Джоулями выше. В нашей стране исторически сложилось так, что при расчёте тарифов за отопление, будь то отопление электроэнергией, газовыми или пеллетными котлами принято считать стоимость именно одной Гигакалории тепловой энергии.

Так что же такое Гигакалория, килоВатт, килоВатт*час или килоВатт/час и Джоули и как они связаны между собой?, вы узнаете в этой статье.

Итак, основная единица тепловой энергии это, как уже было сказано, Джоуль. Но прежде чем говорить об единицах измерения необходимо в принципе на бытовом уровне разъяснить что такое тепловая энергия и как и для чего её измерять.

Всем нам с детства известно, чтобы согреться (получить тепловую энергию) нужно что-то поджечь, поэтому все мы жгли костры, традиционное топливо для костра – это дрова. Таким образом, очевидно, при горении топлива (любого: дрова, уголь, пеллеты, природный газ, солярка) выделяется тепловая энергия (тепло). Но, чтобы нагреть, к примеру, различные объёмы воды требуется разное количество дров (или иного топлива). Ясно, что для нагрева двух литров воды достаточно нескольких пален в костре, а чтобы приготовить полведра супа на весь лагерь, нужно запастись несколькими вязанками дров. Чтобы не измерять такие строгие технические величины, как количество теплоты и теплота сгорания топлива вязанками дров и вёдрами с супом, теплотехники решили внести ясность и порядок и договорились выдумать единицу количества теплоты. Чтобы эта единица была везде одинаковая её определили так: для нагрева одного килограмма воды на один градус при нормальных условиях (атмосферном давлении) требуется 4 190 калорий, или 4,19 килокалории, следовательно, чтобы нагреть один грамм воды будет достаточно в тысячу раз меньше теплоты – 4,19 калории.

Калория связана с международной единицей тепловой энергии – Джоулем следующим соотношением:

1 калория = 4,19 Джоуля.

Таким образом, для нагрева 1 грамма воды на один градус потребуется 4,19 Джоуля тепловой энергии, а для нагрева одного килограмма воды 4 190 Джоулей тепла.

В технике, наряду с единицей измерения тепловой (и всякой другой) энергии существует единица мощности и, в соответствии с международной системой (СИ) это Ватт. Понятие мощности также применимо и к нагревательным приборам. Если нагревательный прибор способен отдать за 1 секунду 1 Джоуль тепловой энергии, то его мощность равна 1 Ватт. Мощность, это способность прибора производить (создавать) определённое количество энергии (в нашем случае тепловой энергии) в единицу времени. Вернёмся к нашему примеру с водой, чтобы нагреть один килограмм (или один литр, в случае с водой килограмм равен литру) воды на один градус Цельсия (или Кельвина, без разницы) нам потребуется мощность 1 килокалория или 4 190 Дж. тепловой энергии. Чтобы нагреть один килограмм воды за 1 секунду времени на 1 грдус нам нужен прибор следующей мощности:

Что такое тепловая энергия:

Тепловая энергия – это форма энергии, которая связана с высокими температурами и теплом.

Тепловая энергия образуется как следствие кинетической энергии (движения) молекул и частиц данного тела.

Чем больше движение этих частиц, тем выше температура и, следовательно, тем интенсивнее будет выделяться тепловая энергия.

Тепло заключается именно в передаче тепловой энергии от одного тела к другому. Этот процесс может быть осуществлен с помощью излучения, проводимости или конвекции .

Термодинамика является областью исследований, ответственных за изучение тепловой энергии.

В практическом примере, согласно принципам термодинамики, когда два тела с разными температурами находятся в контакте, через некоторое время замечено, что обе температуры равны.

Тело с более высокой температурой передает тепло, то есть тепловую энергию, телу с более низкой температурой.

Бенджамим Томпсон и Джеймс Прескотт Джоуль были одними из пионеров в этой области исследований. Фактически, джоули (J) стали использоваться в качестве названия единицы измерения, когда речь идет о тепле как энергии, согласно международной системе термодинамики.

Термоэлектростанции производят электричество на основе тепловой энергии. Этот процесс требует использования горючего сырья (например, нефти, бензина, природного газа или угля).

Температура

Температура показывает, насколько горячим является данное тело. Если одинаковым по массе и температуре телам, состоящим из разных веществ, передать одно и то же количество энергии, то они нагреваются до разной температуры. Это означает, что различные вещества обладают разной удельной теплоемкостью. Например, одинаковое количество тепла нагревает масло сильнее, чем воду. Температура измеряется в градусах Цельсия (°C) или Фаренгейта (°F), или же по абсолютной шкале. На шкале Цельсия точка таяния льда принята за 0°, точка кипения воды — за 100°. Градус Цельсия — одна сотая разности этих двух тем­ператур. В системе Фаренгейта температура таяния льда составляет 32°, а вода кипит при 212°. Разность температур — 180°. Отсчет температур по абсолютной шкале (шкале Кельвина) начинается от точки абсолютного нуля — минус 273° Цельсия. Температуры ниже этой в природе не бывает. У тела, имеющего нулевую температуру, невоз­можно отобрать энергию, Один градус Кельвина (К) равен одному градусу Цельсия(C).

Изменение состояния тел с температурой

Точки плавления и отвердевания различных тел при нормальном атмосферном давлении

Азот -209,9 Алкоголь -114
Алюминий 657 Аммиак -78,2
Анилин -6,2 Боксит 1820
Бензол 5,50 Бор 2400
Бронза 900 Бура 878
Ванадий 1800 Висмут 267,5
Вода Вода морская -2,5
Вольфрам 3400 Воск 64
Вуда сплав 60-70 Глинозем чистый 2010
Глицерин -20 Дельта-металл 950
Доменные шлаки 1300-1430 Железо 1530
Чугун серый 1200 Чугун белый 1130
Золото 1063 Инвар (никкелевая сталь) 1425
Иридий 2340 Кадмий 320,9
Калий 62,5 Кальций 113,5-119,5
Каучук 125 Кислород -218
Кобальт 1480 Кремний 1420
Латунь 900 Магналий 600-700
Магний 651 Марганец 1210
Масло льняное -20 Масло репное -3,5
Медь 1083 Молибден 2500
Натрий 97,5 Нафталин 80,0
Никкель 1450 Олово 231,8
Осмий 2700 Палладий 1557
Парафин 64 Платина 1764
Поваренная соль 800 Повар, соль, конц. раств 18
Припой мягкий 135-210 Припой с висмутом 94-125
Ртуть -38,89 Свинец 320,9
Сера 112,8 Сернистый ангидрид -72
Сероуглерод -112 Серебро 960,5
Скипидар -10 Спермацет 49
Сталь 1300-1400 Стеарин 68
Сурьма 630 Тантал 2850
Титан 1800 Толуол -94,5
Углекислота -78,5 Фарфор 1550
Фосфор 44 Хлористый кальций 720
Хлороформ -63,7 Хром 1520
Феррохром 2180 Цинк 419,4

Точки плавления конусов 3егера

° С ° С ° С ° С
022 600 07а 960 9 1280 29 1650
021 650 06а 980 10 1300 30 1670
020 670 05а 1000 11 1320 31 1690
019 690 04а 1020 12 1350 32 1710
018 710 03а 1040 13 1380 33 1730
017 730 02а 1060 14 1410 34 1750
016 750 01а 1080 15 1435 35 1770
015а 790 1100 16 1460 36 1790
013а 815 1120 17 1480 37 1825
012а 835 1140 18 1500 38 1850
011а 855 1150 19 1520 39 1880
010а 880 1180 20 1530 40 1920
00а 900 1200 26 1580 41 1960
09а 920 7 1230 27 1610 42 2000
08а 940 8 1250 28 1630

Керамические материалы и изделия, точка плавления которых соответствует № 26 и выше, называются огнеупорными

Точка кипения разных веществ при атмосферном давлении

Азот -196,8 Алкоголь -78,3
Алюминий 1800 Аммиак -33,4
Анилин 184,2 Ацетилен -83,6
Ацетон 66,7 Бензол 80,2
Бензофенон 305,9 Висмут 1420
Вода 100 Водород -252,8
Воздух -193 Гелий -268,8
Глицерин 290 Железо 2450
Кадмий 767 Кислород -183,0
Льняное масло 316 Магний 1120
Марганец 1900 Медь 2300
Метиловый алкоголь 64,7 Нафталин 218,0
Нитробензол 210 Окись углерода -190
Олово 2270 Парафин 300
Поваренная соль, нас. раствор 108 Ртуть 356,7
Свинец 1525 Сера 444,5
Сернистый ангидрид -10,0 Сероуглерод 46,2
Скипидар 161 Толуол 110,8
Углекислота -78,5 Уксусная кислота 118,5
Фосфор 287 Хлор 35,8
Хлористый кальц., нас. раст 180 Хлороформ 62
Цинк 906 Эфир 34,5

Усадка

При затвердевании и остывании размеры металлов изменяются. Возникающие натяжения, вызываемые неравномерным охлаждением и неодинаковым распределением материала, увеличивают или уменьшают размеры с одной или другой стороны отливки

Металл Линейная относи- тельная Линейная см на 1м Поверхн относи- тельная Поверхн см3 на 1м3 Объемная относи- тельная Объемная см3 на 1м3
Алюминий 1:56 1,79 1:28 357 1:19 53590
Алюмин. бронза 1:53 1,89 1:27 377 1:18 56610
Бронза 1:63 1,59 1:32 317 1:21 47610
Колокольный мет. 1:65 1,54 1:33 308 1:22 46140
Латунь 1:65 1,54 1:32 313 1:22 46140
Медь 1:125 0,80 1:63 160 1:42 24000
Олово 1:128 0,78 1:64 156 1:43 23400
Сталь 1:50 2,00 1:25 400 1:17 60000
Свинец 1:92 1,09 1:46 217 1:31 32610
Цинк 1:62 1,61 1:32 313 1:21 48300
Чугун 1:96 1,04 1:48 208 1:32 31260

О тепловой энергии простым языком!

Человечеству известно немного видов энергии – механическая энергия (кинетическая и потенциальная), внутренняя энергия (тепловая), энергия полей (гравитационная, электромагнитная и ядерная), химическая. Отдельно стоит выделить энергию взрыва,…

…энергию вакуума и еще существующую только в теории – темную энергию. В этой статье, первой в рубрике «Теплотехника», я попытаюсь на простом и доступном языке, используя практический пример, рассказать о важнейшем виде энергии в жизни людей — о тепловой энергии и о рождающей ее во времени тепловой мощности.

Несколько слов для понимания места теплотехники, как раздела науки о получении, передаче и применении тепловой энергии. Современная теплотехника выделилась из общей термодинамики, которая в свою очередь является одним из разделов физики. Термодинамика – это дословно «теплый» плюс «силовой». Таким образом, термодинамика – это наука об «изменении температуры» системы.

Воздействие на систему извне, при котором изменяется ее внутренняя энергия, может являться результатом теплообмена. Тепловая энергия, которая приобретается или теряется системой в результате такого взаимодействия с окружающей средой, называется количеством теплоты и измеряется в системе СИ в Джоулях.

Если вы не инженер-теплотехник, и ежедневно не занимаетесь теплотехническими вопросами, то вам, столкнувшись с ними, иногда без опыта бывает очень трудно быстро в них разобраться. Трудно без наличия опыта представить даже размерность искомых значений количества теплоты и тепловой мощности. Сколько Джоулей энергии необходимо чтобы нагреть 1000 метров кубических воздуха от температуры -37˚С до +18˚С. Какая нужна мощность источника тепла, чтобы сделать это за 1 час. На эти не самые сложные вопросы способны сегодня ответить «сходу» далеко не все инженеры. Иногда специалисты даже помнят формулы, но применить их на практике могут лишь единицы!

Прочитав до конца эту статью, вы сможете легко решать реальные производственные и бытовые задачи, связанные с нагревом и охлаждением различных материалов. Понимание физической сути процессов теплопередачи и знание простых основных формул – это главные блоки в фундаменте знаний по теплотехнике!

Как узнать температуру теплоносителя в батареях

Когда возникают сомнения в качестве предоставляемых услуг по отоплению, а обитатели квартиры начинают попросту замерзать, следует предпринять меры по установлению причины. Для этого измеряют температуру:

  • воздуха в комнате;
  • труб;
  • батареи;
  • теплоносителя — воды в отопительной системе.

Полученные данные помогут понять, действительно ли в помещении неоправданно холодно или же это просто субъективные ощущения.

Нужно принимать во внимание, что самостоятельные замеры показателей отопления не являются прямым доказательством нарушения норм. Однако они могут служить основанием для подачи жалобы и приглашения для контрольных замеров представителей обслуживающей организации

Определяем температуру воды в центральной системе

Следует заметить, что достоверно измерить температуру теплоносителя в системе центрального отопления не так уж просто. Наиболее точным показателем остается лишь температура воздуха в помещении. Однако можно поступить следующим образом:

  1. Открыть кран, если он установлен на радиаторе в квартире.
  2. Подставить под него какую-либо емкость, предварительно поместив туда термометр.
  3. Набрать воду.
  4. Ожидать конечного показателя термометра.

Этот показатель должен соответствовать описанным нормативам, но допускается и отклонение от них в сторону повышения. Предельное отклонение температуры — до 4 °С.

Кроме того, если в отопительной системе квартиры обнаруживается воздух, следует обратиться в обслуживающую организацию.

Определяем показатели горячей воды

Существует еще один способ установить истину, связанный с тем, что температура отопительных батарей в квартире и показатели горячего водоснабжения находятся в прямой зависимости. Поэтому целесообразно измерить градус воды так:

  1. Открыть горячий кран.
  2. Подождать 3 минуты, чтобы вода нагрелась до максимального значения.
  3. Взять емкость и подставить ее под струю, не закрывая кран.
  4. Погрузить термометр по центру емкости.
  5. Подождать получения окончательных показаний прибора.

Если прибор покажет число от 60 до 75 °С, с теплоносителем все в норме. Если температурные данные ниже, возможно и в системе отопления вода недостаточно нагрета.

Учетные приборы для домов и квартир

Специальный прибор позволяет точно подсчитывать тарифы за водоснабжение, электричество, газ и тепло. Пользователям разрешается устанавливать теплосчетчик для фиксации расходов тепловой энергии. Устройство производит измерение в Гкал/ч, кВт/ч и кДж/ч. На сегодняшний день популярны.

Крыльчатые счетчики


Крыльчатый счетчик эффективно работает при температуре ниже 22 градусов Счетчик имеет вид механизма с перпендикулярным расположением оси вращения. Модель характеризуется низкой чувствительностью, что позволяет точно измерять тепловые затраты. Регуляторы подходят для помещений с хорошей теплоизоляцией, температурными показателями в +26 градусов. Крыльчатый аппарат при функциях корректировки температуры до +22 градусов считает минимум Гкал.

Преимущества:

  • недорогая стоимость;
  • запитка от батареек;
  • простота использования;
  • точность замеров.

Минусы:

  • риск поломок вследствие гидроудара;
  • быстрый износ механизма;
  • повышение давления в системе;
  • при заклинивании крыльчатки водопоток не пропускается.

Приборы с регистраторами скачков


Электронные приборы стоят дороже, но точнее считают гигакалории Импульсный аппарат производит удаленное снятие показаний с 2-16 каналов, поэтому подходит для частного или многоквартирного дома. Учет и передача данных производится на ЖК-монитор, через разъемный интерфейс, на ноутбук или компьютер при помощи сетевого кабеля, через GSM-сеть.

Сценарий, по которому нужно измерить показания, задает пользователь. Ультразвуковые приборы могут подключаться к системе водо-, газоснабжения, являются частью АСКУЭ или совмещаются с системой «умный дом».

Преимущества:

  • множество вариантов для общедомовых и частных измерений;
  • возможность интеграции в несколько учетных систем;
  • прочность за счет отсутствия подвижных узлов;
  • красивый внешний вид и компактность;
  • защита от пыли и влаги – счетчик можно поставить на кухне или на улице;
  • прочный корпус;
  • функции самодиагностики неполадок;
  • обширная коммуникация;
  • выполнение со съемным вычислительным блоком или без него;
  • период между проверками – 6 лет, между заменами – 10 лет.

Минусы:

  • высокая стоимость;
  • коммуникационные возможности зависят от специфики выхода;
  • затраты на приобретение расходомеров, датчиков давления, модулей ДУ для приборов базовой комплектации.

«Количество теплоты. Удельная теплоёмкость»

Количество теплоты

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы.  Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с. Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t1°С до температуры t2°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t2 — t1

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.

Это конспект по теме «Количество теплоты. Удельная теплоёмкость». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к следующему конспекту:  «Уравнение теплового баланса»
  • Вернуться к списку конспектов по Физике
  • Посмотреть решение типовых задач на количество теплоты

Количество тепла

Большая калория (килограмм-калория) есть количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг воды при 15° на 1° С. Практически большая калория = средней калории = 1/10 количества тепла, неодля нагревания 1 кг воды от 0° до 100° С. Малая калория (грамм-калория) есть количество тепла, необходимое для нагревания 1 г воды на 1° С., т. е. 1/1000 большой калории.

Английская тепловая единица (British Thermal Unit, В. Т. U.) есть количество тепла, необходимое для нагревания 1 англ. фунта воды на 1° Фаренгейта. 1 В. Т. U. = 0,2520 больш. калории.

Во французской системе М — Т — S единицей количества тепла служит термин — количество тепла, необходимое для нагревания 1 тонны воды при 15° на 1° С.

В этой системе большая калория называется миллитермией, малая калория — микротермией. В холодильной технике для измерения количества теряемого тепла применяется фригория, равная по абсолютной величине большой калории.

Теплота и работа эквивалентны. Значение одной единицы количества тепла в единицах работы называется механическим эквивалентом тепла. Значение одной единицы работы в тепловых единицах называется калорическим эквивалентом работы.

1 б. кал. = 4,186•1010 эргов = 426,9 килограммометрам = 4184 международн. джоулям = 3,968 В. Т. U.

1 англ. тепловая единица (В. Т. U.) = 0,2520 б. кал. = 778 фунто-футам (анг.) = 107,6 килограммометрам

Как перевести Гкал в кВт/ч и Гкал/ч в кВт

На различных устройствах сферы теплоэнергетики указывают различные метрические величины. Так, на отопительных котлах и обогревателях чаще указывают киловатт и киловатт в час. На счётных приборах (счётчиках) чаще встречаются Гкал. Разница в величинах мешает правильному расчёту искомой величины по формуле.

Чтобы облегчить расчётный процесс, необходимо научиться переводить одну величину в другую и наоборот. Поскольку величины имеют постоянное значение, то это несложно – 1 Гкал/ч равен 1162,7907 кВт.

Если величина представлена в мегаваттах, её можно перевести обратно в Гкал/ч, умножив на постоянное значение 0,85984.

Ниже представлены вспомогательные таблицы, позволяющие быстро переводить величины из одной в другую:

Гкал кВт/ч
1 1163
2 2326
3 3489
4 4652
5 5815
10 11630
15 17445
20 23260

Таблица обратная предыдущей:

кВт Гкал/ч
1 000 0,85984
5 000 4,29922
10 000 8,5984
30 000 25,795
50 000 42,992
100 000 85,984
500 000 429,9226
1 000 000 859,8452

Использование данных таблиц значительно упростит процесс расчёта стоимости тепловой энергии. Кроме того, для упрощения действий, можно воспользоваться одним из предложенных в сети Интернет онлайн-конвертеров, преобразующих физические величины одна в другую.

Самостоятельный расчёт потребляемой энергии в Гигакалориях позволит владельцу жилого/нежилого помещения контролировать стоимость коммунальных услуг, а также – работу коммунальных служб. С помощью проведения простых подсчётов появляется возможность сверить результаты с аналогичными в получаемых платёжных квитанциях и обратиться в соответствующие органы в случае разности показателей.

Порядок вычислений при расчете потребляемого тепла

При отсутствии такого устройства, как счетчик на горячую воду, формула расчета тепла на отопление должна быть следующей: Q = V * (T1 – T2) / 1000. переменные в данном случае отображают такие значения, как:

  • Q в данном случае — это общий объем энергии тепла;
  • V – показатель потребления горячей воды, который измеряется либо в тоннах, либо в кубических метрах;
  • T1 – температурный параметр горячей воды (измеряется в привычных градусах Цельсия). В данном случае более уместно будет брать в расчет ту температуру, которая характерна для определенного рабочего давления. Этот показатель имеет специальное название – энтальпия. Но в случае отсутствия требуемого датчика можно принять за основу ту температуру, которая будет максимально приближена к энтальпии. Как правило, ее средний показатель варьируется в пределах от 60 до 65°C;
  • T2 в этой формуле – температурный показатель холодной воды, который также измеряется в градусах Цельсия. Ввиду того, что попасть к трубопроводу с холодной водой весьма проблематично, подобные значения определяются постоянными величинами, которые отличаются в зависимости от погодных условий за пределами жилища. К примеру, в зимнее время года, то есть в самый разгар отопительного сезона, эта величина составляет 5°C, а летом, когда отопительный контур отключен – 15°C;
  • 1000 – это обычный коэффициент, при помощи которого можно получить результат в гигакалориях, что более точно, а не в обычных калориях.

Расчет гкал на отопление в закрытой системе, которая является более удобной для эксплуатации, должен проходить несколько иным образом. Формула расчета отопления помещения с закрытой системой является следующей: Q = ((V1 * (T1 – T)) — (V2 * (T2 – T))) / 1000.

  • Q – все тот же объем тепловой энергии;
  • V1 – это параметр расхода теплоносителя в подающей трубе (источником тепла может выступать как обычная вода, так и водяной пар);
  • V2 – объем расхода воды в трубопроводе отвода;
  • T1 – температурное значение в трубе подачи теплоносителя;
  • T2 – показатель температуры на выходе;
  • T – температурный параметр холодной воды.

Можно сказать, что расчет теплоэнергии на отопление в данном случае зависит от двух значений: первое из них отображает поступившее в систему тепло, измеряемое в калориях, а второе – тепловой параметр при отводе теплоносителя по обратному трубопроводу.

Расход теплоносителя

Расход теплоносителя рассчитывается по формуле:

, где Q — суммарная мощность системы отопления, кВт; берется из расчета теплопотерь здания

Cp — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*град.C); для упрощенных расчетов принимаем равной 4,19 кДж/(кг*град.C)

ΔPt — разность температур на входе и выходе; обычно берем подачу и обратку котла

Калькулятор расхода теплоносителя (только для воды) Q = кВт; Δt = oC; m = л/с Точно также можно посчитать расход теплоносителя на любом участке трубы. Участки выбираются так, чтобы в трубе была одинаковая скорость воды. Таким образом, разбиение на участки происходит до тройника, либо до редукции. Нужно просуммировать по мощности все радиаторы, к которым течет теплоноситель через каждый участок трубы. Потом подставить значение в формулу выше. Эти расчеты необходимо сделать для труб перед каждым радиатором.

Теплоотдача батарей из разных материалов

Выбирая радиатор отопления, следует помнить, что они отличаются по уровню теплоотдачи. Покупке батарей для дома или квартиры должно предшествовать внимательное изучение характеристик каждой из моделей. Нередко сходные по форме и габаритам приборы обладают разной теплоотдачей.

Чугунные радиаторы. Эти изделия имеют небольшую поверхность теплоотдачи и отличаются незначительной теплопроводностью материала изготовления. Номинальная мощность у секции чугунного радиатора, такого как МС-140, при температуре теплоносителя, равного 90°С, составляет примерно 180 Вт, но данные цифры получены в лабораторных условиях (детальнее: «Какая тепловая мощность чугунных радиаторов отопления»). В основном теплоотдача осуществляется за счет излучения, а на долю конвекции приходится всего лишь 20%.

Стальные радиаторы. В них сочетаются положительные характеристики секционных и конвекционных приборов. Состоят они, как видно на фото, из одной или нескольких панелей, у которых внутри перемещается теплоноситель. Чтобы теплоотдача стальных панельных радиаторов была больше, с целью повышения мощности к панелям приваривают специальные ребра, функционирующие как конвектор.

Потребителям следует знать, что теплоотдача стальных радиаторов отопления значительно уменьшается в случае снижения температуры теплоносителя. По этой причине, если в системе теплоснабжения будет циркулировать вода, подогретая до 60-70°С, показатели этого параметра могут сильно отличаться от данных, предоставляемых на эту модель производителем.

Алюминиевые радиаторы. Их теплоотдача намного выше, чем у стальных и чугунных изделий. Одна секция обладает тепловой мощностью, равной до 200 Вт, но у данных батарей имеется особенность, ограничивающая их применение. Она заключается в качестве теплоносителя. Дело в том, что при использовании загрязненной воды изнутри поверхность алюминиевого радиатора подвергается коррозийным процессам. Поэтому, даже при отличных показателях мощности, батареи из этого материала следует устанавливать в частных домовладениях, где используется индивидуальная отопительная система.

Биметаллические радиаторы. Данная продукция по показателю теплоотдачи ни в чем не уступает алюминиевым приборам. Тепловой поток у биметаллических изделий в среднем равен 200 Вт, но к качеству теплоносителя они не настолько требовательны. Правда их высокая цена не позволяет многим потребителям установить эти устройства.

Что такое гигакалория или как рассчитать тепловую энергию

Сразу нужно обратить внимание, что именно такая единица измерения как «калория» (кал или cal) широко используется для расчетов объемов потребления энергии, в том числе и тепловой. Калория является специальной или внесистемной единицей измерения, которая приравнивается к 4,19 Дж

Именно столько энергии используется для нагрева всего 1 г воды на 1 ° C при нормальном атмосферном давлении. Использование такой величины позволяет легко производить расчеты теплосодержания воды, поставляемой на различные объекты коммунального или промышленного назначения. А учитывая тот факт, что тепло в дома и квартиры, чаще всего, попадает при помощи жидкого теплоносителя, в роли которого за редким исключением традиционно выступает вода, то именно учет в Гкал стал наиболее оптимальным вариантом.

Важно обратить внимание, что из-за того, что 1 калория представляет собой практически мизерную величину, то для удобства учета, единицей измерения тепла выступает Гкал, которая равна 1 млрд. калорий. Следует уточнить и тот факт, что учет тепловой энергии в Гкал для коммунальной сферы в России применяется с 1995 г., именно тогда было принято соответствующее постановление министерства топлива и энергетики

В соответствии с этим документом вводилась норма потребления тепловой энергии на 1 м2, усредненное значение которой составляла 0,0342 в месяц. Но нужно отметить, что это показатель отличается в разных регионах и в зависимости от климатических условий может быть выше или ниже

Следует уточнить и тот факт, что учет тепловой энергии в Гкал для коммунальной сферы в России применяется с 1995 г., именно тогда было принято соответствующее постановление министерства топлива и энергетики. В соответствии с этим документом вводилась норма потребления тепловой энергии на 1 м2, усредненное значение которой составляла 0,0342 в месяц. Но нужно отметить, что это показатель отличается в разных регионах и в зависимости от климатических условий может быть выше или ниже.

Следует обратить внимание и на то, что в основном в качестве единицы измерения в квитанциях за отопление используются Гкал, хотя могут применяться и Гкал/час. В первом случае указывается реальная величина тепловой энергии, потребленной за определенный период, чаще всего – за месяц

Во втором случае используется иной способ расчета, а именно – указывается количество потребляемого тепла за 1 час. А для того чтобы правильно заполнить квитанцию и произвести оплату за месяц, эту величину нужно умножить на 24ч и на количество дней.

Надо отметить и тот факт, что такая единица измерения, как Гкал применяется не только для расчета полученной тепловой энергии, эта величина также привязывается и к топливу, которое используется для производства тепловой энергии. То есть показывает то количество тепла, которое можно получить при использовании 1 м3 того или иноговида топлива. Естественно, этот параметр для дров, природного газа или жидкого топлива будет разным.

Итоги всех подсчетов


В утепленном доме количество израсходованных гигакалорий будет меньше При правильном использовании формулы расчета можно узнать количество израсходованных Гкал тепловой энергии. Информация поможет спланировать бюджет, уточнить итоговую сумму к оплате. На основании указанных выше формул можно сделать вывод о затратах гигакалорий на строение до 200 квадратов. Эта величина равна 3 Гкал в месяц. С учетом длительности отопительного сезона в большинстве областей РФ в 6 месяцев, легко определить примерный тепловой расход. Понадобится умножить 3 Гкал на 6 месяцев. Результат – 18 Гкал.

Затраты гигакалорий проще высчитать для частного дома по показателям индивидуального измерителя. Расчетный процесс для квартир осложняется наличием домового и личного счетчика. Однако, такая процедура реализуется самостоятельно без посещений специальных организаций.

Для расчета тепловой энергии применяются специальные математические формулы. В них подставляются максимально точные данные, а о самостоятельном подсчете информируются энергопровайдеры. При вычислениях можно применять онлайн-калькуляторы или обратиться к специалистам, которые произведут все операции, ориентируясь на показатели вашего помещения и тип счетчика.

Итоги всех подсчетов

В утепленном доме количество израсходованных гигакалорий будет меньше

При правильном использовании формулы расчета можно узнать количество израсходованных Гкал тепловой энергии. Информация поможет спланировать бюджет, уточнить итоговую сумму к оплате. На основании указанных выше формул можно сделать вывод о затратах гигакалорий на строение до 200 квадратов. Эта величина равна 3 Гкал в месяц. С учетом длительности отопительного сезона в большинстве областей РФ в 6 месяцев, легко определить примерный тепловой расход. Понадобится умножить 3 Гкал на 6 месяцев. Результат – 18 Гкал.

Затраты гигакалорий проще высчитать для частного дома по показателям индивидуального измерителя. Расчетный процесс для квартир осложняется наличием домового и личного счетчика. Однако, такая процедура реализуется самостоятельно без посещений специальных организаций.

Для расчета тепловой энергии применяются специальные математические формулы. В них подставляются максимально точные данные, а о самостоятельном подсчете информируются энергопровайдеры. При вычислениях можно применять онлайн-калькуляторы или обратиться к специалистам, которые произведут все операции, ориентируясь на показатели вашего помещения и тип счетчика.