В чем измеряется тепловая энергия и как рассчитать ее расход

Что такое Гкал

Стоимость отопления важна для жителей многоэтажек с центральной подачей теплоносителя

Понятие гигакалория означает единицу измерения тепловой энергии в отоплении. Данная энергия в пределах помещения передается конвекционным способом от батарей на объекты, излучается в воздух. Калория представляет собой количество энергии, нужной, чтобы подогреть 1 г воды на 1 градус при атмосферном давлении.

Для расчетов тепловой энергии применяется другая единица – Гкал, равная 1 млрд калорий. В среднем расход тепла на 1 кв. м. в Гкал по РФ составляет 0,9342 Гкал/мес. Если перевести показатель в другие величины, 1 Гкал будет равна:

• 1162,2 кВт/ч;
• нагреву 1 тыс. тонн воды до +1 градуса.

Величина утверждена в 1995 году.

Особенности Гкал для жилых многоэтажек

Термостат позволяет контролировать поступление теплоносителя и температуру
Если многоквартирный тип зданий не оснащен общедомовым или индивидуальным счетчиком, тепловая энергия рассчитывается по площади помещений. Когда имеется прибор учета, горизонтальная или последовательная разводка трассы, жильцы самостоятельно определяют количество тепловой энергии. Для этого используются:

• Дросселирование радиаторов. При ограничении проходимости снижается температура, и уменьшаются энергозатраты.
• На обратке ставится общий термостат. Расход теплоносителя зависит от температуры в квартире. При малом расходе температура больше, при большом – меньше.

Индивидуальным счетчиком преимущественно оснащается квартира в новостройке.

Специфика Гкал для частного дома

Самым дешевым топливом в пересчете на гигакалории являются пеллеты
Материал, затрачиваемый на отопление, тариф определяет для частных построек. По усредненным данным, стоимость 1 Гкал равняется:

• газ – природный 3,3 тыс. руб, сжиженный 520 руб.;
• твердое топливо – уголь 550 руб., пеллеты 1,8 тыс. руб.;
• дизель – 3270 руб.;
• электричество – 4,3 тыс. руб.

Цена тепловой энергии зависит от того, в каком регионе находится частный дом.

Сохраняем энергию: первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики — это, попросту говоря, закон сохранения энергии. Он утверждает, что энергия никуда не исчезает. Когда системой поглощается или высвобождается тепловая энергия ​( Q )​, а сама система выполняет над окружающими телами работу ​( W )​ (или, наоборот, окружающие тела выполняют работу над ней), то внутренняя энергия системы, имевшая начальное значение ​( U_н )​, становится равной ( U_к ) следующим образом:

В главе 8 немало говорится о сохранении механической энергии. Там показано, что общая механическая энергия (сумма потенциальной и кинетической энергии) сохраняется. Чтобы утверждать такое, надо было работать с системами, где энергия не тратится на нагревание, — например, когда отсутствует трение. Теперь все изменилось. Тепловая энергия, наконец-то, учитывается нами (как вы, вероятно, поняли из рассуждений), и теперь общую энергию системы можно рассматривать с учетом передачи тепловой энергии, проделанной работы и внутренней энергии системы.

На основании комбинации этих трех величин (тепловой энергии, работы и внутренней энергии) определяется общая энергия системы, которая в целом сохраняется. Если передать системе количество тепловой энергии, равное ( Q ), то при отсутствии работы ее количество внутренней энергии, обозначаемое как ( U ), изменится на ( Q ). Система может терять энергию, выполняя работу над окружающими телами, например, когда машина поднимает груз, висящий на конце каната. Так вот, когда система выполняет работу над окружающими телами и никакой тепловой энергии не тратит, ее внутренняя энергия ( U ) изменится на ( W ). Иначе говоря, если учитывать тепловую энергию, то с учетом всех этих трех величин (тепловой энергии, работы и внутренней энергии) общая энергия системы сохраняется.

Польза первого начала термодинамики состоит в том, что оно связывает все три основные величины: тепловую энергию, работу и внутреннюю энергию. Зная две из них, всегда можно определить третью.

Величина передаваемой тепловой энергии ( Q ) является положительной или отрицательной, когда система, соответственно, поглощает или высвобождает тепловую энергию. Величина работы ( W ) является положительной или отрицательной, когда работа, соответственно, выполняется системой над окружающими телами или окружающими телами над системой.

Новички часто путаются, пытаясь определить, являются ли значения каждой из величин положительными или отрицательными. Чтобы не запутаться, при работе с первым началом термодинамики рекомендуется исходить из общей идеи сохранения энергии. Допустим, что мотор выполняет над окружающими телами работу в 2000 Дж, высвобождая при этом 3000 Дж тепловой энергии. Насколько меняется его внутренняя энергия? В данном случае известно, что мотор выполняет над окружающими телами работу в 2000 Дж, поэтому ясно, что его внутренняя энергия уменьшается на 2000 Дж. Кроме того, выполняя работу, он еще высвобождает 3000 Дж тепловой энергии, так что внутренняя энергия мотора уменьшается еще на 3000 Дж.

Значения работы и передаваемой тепловой энергии следует считать отрицательными. Тогда в предыдущем примере получим такое изменение внутренней энергии:

Внутренняя энергия системы уменьшается на 5000 Дж, что определенно имеет смысл, ведь система выполняет над окружающими телами работу в 2000 Дж и высвобождает 3000 Дж тепловой энергии. С другой стороны, а что если система, выполняя над окружающими телами работу в 2000 Дж, поглощает 3000 Дж их тепловой энергии? В таком случае получилось бы 2000 Дж входящей и 3000 Дж исходящей энергии. Теперь понятно, какими должны быть знаки:

В данном случае общее изменение внутренней энергии системы равно +1000 Дж. Отрицательное значение работа принимает, когда она выполняется над системой окружающими телами. Например, система поглощает 3000 Дж, в то время как окружающие тела выполняют над ней работу в 4000 Дж. Это значит, что внутренняя энергия системы увеличивается на 3000 Дж + 4000 Дж = 7000 Дж. А если нужно все просчитать, то воспользуйтесь следующей формулой:

а затем обратите внимание, что поскольку окружающие тела выполняют работу над системой, значение ​( W )​ считается отрицательным. Таким образом, получаем:

В этой главе рассматриваются процессы, при анализе которых приходится работать с такими параметрами, как объем, давление, температура и энергия. Причем полученные результаты очень сильно зависят от того, как эти величины меняются. Например, если газ выполняет работу, сохраняя свой объем постоянным, то этот процесс будет отличаться от того, при котором остается постоянным не объем, а давление газа.

В термодинамике обычно рассматривают четыре стандартных режима, которые отличаются постоянством одного из вышеперечисленных параметров (давление, объем, температура и энергия).

Обратите внимание, что изменения в процессах, описанных в последующих разделах, называются квазистатическими, т.е. эти изменения проходят достаточно медленно, позволяя давлению и температуре оставаться одинаковыми в любом месте системы.

Процесс, в котором давление остается постоянным, называется изобарическим (“барический” означает “относящийся к давлению”). На рис. 15.1 показан цилиндр с поршнем, поднимаемым некоторым количеством газа, когда этот газ нагревается. Объем газа меняется, но утяжеленный поршень сохраняет давление постоянным.

Какую работу выполняет система при расширении газа? Работа равна произведению ​( F )​ на ​( s )​, означающих, соответственно, силу и перемещение. Кроме того, сила равна произведению ​( P )​ на ​( A )​, означающих, соответственно, давление и площадь. Это значит, что:

Но произведение площади ( A ) и перемещения ( s ) равно изменению объема ​( Delta!V )​. Таким образом:

Изобарический процесс можно показать в виде графика (как на рис. 15.2), на котором видно, что объем меняется, в то время как давление остается постоянным. Так как ​( W=PDelta!V )​, то работа — это площадь, ограниченная графиком.

Допустим, имеется 60 м3 идеального газа под давлением в 200 Па (см. главу 2), который нагревается до тех пор, пока он не расширится до объема в 120 м3 (​( PV= nRT )​, где ​( n )​, ​( R )​ и ​( Т )​ означают, соответственно, количество молей, универсальную газовую постоянную (8,31) и температуру; см. главу 14). Какую работу выполняет газ? Все, что вам нужно, — это подставить в формулу численные значения:

Расширяясь при постоянном давлении, газ выполняет работу в 12000 Дж.

А что если давление в системе не постоянно? В конце концов, не так уж и часто попадаются устройства с утяжеленным поршнем, как на рис. 15.1. Чаще всего приходится иметь дело с простым замкнутым сосудом, как на рис. 15.3, где показан баллончик с дезодорантом, кем-то неосторожно брошенный в огонь. В этом случае объем остается постоянным, а такой процесс называется изохорическим. По мере того как газ внутри баллончика нагревается, его давление возрастает, но объем остается постоянным (если, конечно, баллончик не взорвется).

Какая работа выполняется с баллончиком распылителя? Посмотрите на график (рис. 15.4). В данном случае объем постоянный, поэтому ​( Fs )​ (произведение силы и перемещения) равно нулю. Никакая работа не выполняется — площадь под графиком равна нулю.

В изотермическом процессе температура остается постоянной, в то время как другие величины меняются. Посмотрите, какой замечательный аппарат показан на рис. 15.5. Этот аппарат специально предназначен для того, чтобы сохранять температуру газа постоянной, причем даже при подъеме поршня. При добавлении к системе (или отводе от системы) тепловой энергии поршень медленно поднимается (или медленно опускается) таким образом, чтобы произведение давления и объема сохранялось постоянным. Так как ( PV= nRT ) (см. главу 14), то температура также остается постоянной.

Какая работа выполняется при изменении объема? Поскольку ( PV= nRT ), то получается такое отношение между ​( P )​ и ​( V )​:

Эту формулу иллюстрирует график, показанный на рис. 15.6.

Выполненную работу “показывает” область, лежащая под графиком. Но какова же площадь этой области? Выполненная работа определяется следующей формулой, где ​( ln )​ — натуральный логарифм, ​( R )​ — газовая постоянная (8,31), ​( V_1 )​ и ​( V_0 )​ означают, соответственно, конечный и начальный объем:

Так как при изотермическом процессе температура остается постоянной, а внутренняя энергия идеального газа равна ​( (3/2)nRT )​ (см. главу 14), то эта энергия не меняется. Таким образом:

другими словами:

Итак, что произойдет, если цилиндр, показанный на рис. 15.5, погрузить в горячую ванну? В аппарат должна перейти тепловая энергия ​( Q )​, а поскольку температура газа остается постоянной, вся эта тепловая энергия должна превратиться в работу, выполненную системой. Скажем, к примеру, у вас имеется моль гелия при температуре 20°С, и, забавы ради, вы решили увеличить его объем с ​( V_0 )​ = 0,010 м3 до ( V_1 )​ = 0,020 м3. Какую работу выполнит газ при расширении? Все, что вам нужно, — это подставить в формулу численные значения:

Работа, выполняемая газом, равна 1690 Дж. Изменение его внутренней энергии равно 0 Дж, как всегда при изотермическом процессе. А так как ​( Q=W )​, то добавляемая к газу тепловая энергия также равна 1690 Дж

При адиабатическом процессе общая тепловая энергия системы остается постоянной. Посмотрите на рис. 15.7, где показан цилиндр, окруженный изоляционным материалом. Тепловая энергия из системы никуда не уходит, поэтому если происходит изменение, то оно является адиабатическим.

Вычисляя работу, выполняемую при адиабатическом процессе, вы можете сказать, что ​( Q )​ = 0, таким образом:

Так как внутренняя энергия ​( U )​ идеального газа равна ​( (3/2)nRT )​ (см. главу 14), то выполняется работа:

где ​( T_0 )​ и ( T_1 ) означают, соответственно, начальную и конечную температуру. Таким образом, если газ выполняет работу, то это происходит благодаря изменению температуры — при падении температуры газ выполняет работу над окружающими телами. На рис. 15.8 показан график зависимости давления от объема при адиабатическом процессе. Адиабатическая кривая, показанная на этом рисунке, так называемая адиабата, отличается от изотермических кривых, так называемых изотерм. Работа, выполненная, когда общая тепловая энергия системы постоянна, — это область под адиабатой (см. рис. 15.8).

Начальные значения давления и объема можно так связать с их конечными значениями по следующей формуле:

Что такое ​( gamma )​? Это отношение ​( C_p/C_v )​ двух удельных теплоемкостей идеального газа: в числителе — теплоемкость при постоянном давлении ​( C_p )​, а в знаменателе — теплоемкость при постоянном объеме ( C_v ). Удельной теплоемкостью называется отношение тепловой энергии, полученной телом единичной массы, к соответствующему приращению его температуры; подробнее об этом можно узнать в главе 13. Чтобы вычислить удельную теплоемкость, надо найти количество тепловой энергии ​( Q )​, необходимой для изменения температуры тела единичной массы на величину ​( Delta T )​, т.е. ​( c=Q/mDelta T )​, где ​( c )​, ​( m )​ и ( Delta T ) означают, соответственно, удельную теплоемкость, массу и изменение температуры. Впрочем, сейчас удобнее использовать молярную удельную теплоемкость, которая определяется как и удельная, но только рассчитывается не на единицу массу, а на один моль. Она обозначается символом ​( C )​ и измеряется в Дж/(моль·К). Итак, молярная удельная теплоемкость используется вместе с количеством молей ​( n )​, а не массой ​( m )​:

Как найти ​( C )​? Надо вычислить две разные величины: ​( C_mathrm{p} )​ (при постоянном давлении) и ( C_mathrm{v} ) (при постоянном объеме). Согласно первому началу термодинамики (см. предыдущий раздел этой главы), ​( Q=Delta U+W )​. Поэтому достаточно только выразить ​( Delta U )​ через ​( T )​. Выполняемая работа ​( W )​ равна ​( PDelta!V )​, тогда при постоянном объеме ​( W )​ = 0. А изменение внутренней энергии идеального газа равно ​( (3/2)nRDelta T )​ (см. главу 14), поэтому ​( Q )​ при постоянном объеме выражается следующей формулой:

При постоянном давлении работа ​( W )​ равна ( PDelta!V ). А поскольку ​( PV= nRT )​, то ​( W=P(V_1-V_0)=nR(T_1-T_0) )​. Поэтому ​( Q )​ при постоянном давлении выражается следующей формулой:

Каким образом можно получить из всего этого значения молярных удельных теплоемкостей? Как уже нам известно, ​( Q=CnDelta T )​, поэтому ( C=Q/nDelta T ). Деля предыдущие две формулы на ( nDelta T ), получаем:

Теперь вы имеете молярные удельные теплоемкости идеального газа. Нужное вам отношение ​( gamma )​ равно отношению этих двух формул:

Связать давление и объем в любых двух точках адиабаты (см. предыдущий раздел об адиабатическом процессе) можно таким образом:

Например, если сначала 1 л газа находился под давлением 1 атм, а после адиабатического изменения (когда обмена тепловой энергией нет), объем газа стал 2 л, то каким должно быть новое давление ​( P_1 )​? Путем простой алгебраической операции деления на ​( V_1^{5/3} )​ оставляем в левой части равенства только ( P_1 )​ и получаем:

Подставив в эту формулу численные значения, получим:

Итак, новое давление должно быть равно 0,314 атмосферы.

Гкал и Гкал/ч: в чём разница

При необходимости расчёта оплаты потребителем услуг государственной теплоэнергетики (отопление дома, горячая вода) используется такая величина как Гкал/ч. Она обозначает привязку ко времени – сколько Гигакалорий расходуется при обогреве за данный промежуток времени. Иногда её также заменяют Гкал/м3 (сколько энергии нужно для передачи тепла кубическому метру воды).

Величину Гкал/ч можно рассчитать самостоятельно, используя данную формулу:

Q=V*(T1 – T2)/1000, где

• Q – количество тепловой энергии;
• V – объём потребления жидкости в кубических метрах/тоннах;
• T1 – температура поступаемой горячей жидкости, которая измеряется в градусах по Цельсию;
• T2 – температура поступаемой холодной жидкости по аналогии с предыдущим показателем;
• 1000 – вспомогательный коэффициент, который упрощает подсчёты, избавляя от чисел в десятом разряде (автоматически переводит ккал в Гкал).

Данную формулу часто используют для построения принципа работы тепловых счётчиков на частных квартирах, домах или предприятиях. Данная мера необходима при резком росте стоимости данной коммунальной услуги особенно, когда подсчёты обобщаются из расчёта на площадь/объём помещения, которое нагревают.

В случае, если в помещении установлена система закрытого типа (горячая жидкость заливается в неё единоразово без дополнительного поступления воды), формулу модифицируют:

Q= (( V1* (T1 – T2)) – (V2* (T2 – T)))/ 1000, где

• Q – количество тепловой энергии;
• V1 – объём расходуемого теплового вещества (вода/газ) в трубопроводе, по которому оно поступает в систему;
• V2 – объём теплового вещества в трубопроводе, по которому оно возвращается обратно;
• T1 – температура в градусах Цельсия в трубопроводе на входе;
• T2 – температура в градусах Целься в трубопроводе на выходе;
• T – температура холодной воды;
• 1000 – вспомогательный коэффициент.

Данная формула основана на разности величин на входе и выходе теплоносителя в помещении.

В зависимости от использования того или иного источника энергии, а также – типа теплового вещества (вода, газ), применяют также альтернативные формулы расчётов:

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

Кроме того, формула меняется, если в систему включены электрические устройства (например полы с подогревом).

Определение [ править | править код ]

Количество теплоты входит в математическую формулировку первого начала термодинамики, которую можно записать как Q = A + Δ U . Здесь Δ U — изменение внутренней энергии системы, Q — количество теплоты, переданное системе, а A — работа, совершённая системой. Однако определение теплоты должно указывать способ её измерения безотносительно к первому началу. Так как теплота — это энергия переданная в ходе теплообмена, для измерения количества теплоты необходимо пробное калориметрическое тело. По изменению внутренней энергии пробного тела можно будет судить о количестве теплоты, переданном от системы пробному телу. Без использования пробного тела первое начало теряет смысл содержательного закона и превращается в бесполезное для расчётов определение количества теплоты.

Пусть в системе, состоящей из двух тел X и Y , тело Y (пробное) заключено в жёсткую адиабатическую оболочку. Тогда оно не способно совершать макроскопическую работу, но может обмениваться энергией (то есть теплотой) с телом X . Предположим, что тело X также почти полностью заключено в адиабатическую, но не жёсткую оболочку, так что оно может совершать механическую работу, но обмениваться теплотой может лишь с Y . Количеством теплоты

, переданным телу X в некотором процессе, называется величина Q X = − Δ U Y =-Delta U_> , где Δ U Y > — изменение внутренней энергии тела Y . Согласно закону сохранения энергии, полная работа, выполненная системой, равна убыли полной внутренней энергии системы двух тел: A = − Δ U x − Δ U y -Delta U_> , где A — макроскопическая работа, совершенная телом X , что позволяет записать это соотношение в форме первого начала термодинамики: Q = A + Δ U x > .

Таким образом, вводимое в феноменологической термодинамике количество теплоты может быть измерено посредством калориметрического тела (об изменении внутренней энергии которого можно судить по показанию соответствующего макроскопического прибора). Из первого начала термодинамики следует корректность введённого определения количества теплоты, то есть независимость соответствующей величины от выбора пробного тела Y и способа теплообмена между телами. При таком определении количества теплоты первое начало становится содержательным законом, допускающим экспериментальную проверку, так как все три величины, входящие в выражение для первого начала, могут быть измерены независимо [3] .

Как рассчитываются Гкал на горячую воды и отопление

Отопление рассчитывается по формулам, аналогичным формулам нахождения величины Гкал/ч.

Примерная формула подсчёта оплаты за тёплую воду в жилых помещениях:

P i гв = Vi гв * T х гв + (V v кр * Vi гв / ∑ Vi гв * T v кр)

Используемые величины:

• P i гв – искомая величина;
• V i гв – объём потребления горячей воды за определённый временной промежуток;
• T х гв – установленная тарифная плата за горячее водоснабжение;
• V v гв – объём затраченной энергии компанией, которая занимается её подогревом и поставкой в жилое/нежилое помещение;
• ∑ V i гв – сумма потребления тёплой воды во всех помещениях дома, в котором производится расчет;
• T v гв – тарифная плата за тепловую энергию.

В данной формуле не учитывается показатель атмосферного давления, поскольку он не существенно влияет на конечную искомую величину.

Формула приблизительная и не подходит для самостоятельного расчёта без предварительной консультации. Перед её использованием необходимо обратиться к местным коммунальным службам для уточнения и корректировки – возможно, они пользуются другими параметрами и формулами для расчёта.

Стремимся к тепловому равновесию: нулевое начало термодинамики

Основные законы термодинамики начинаются с нулевого начала. Возможно, эта нумерация покажется странной, ведь мало какой набор вещей из повседневной жизни начинается подобным образом (“Будь осторожен на нулевой ступеньке…”), но, знаете ли, физикам нравятся их традиции. Так вот, нулевое начало термодинамики гласит, что два тела находятся в тепловом равновесии, если они могут передавать друг другу теплоту, но не делают этого. (В русскоязычной научной литературе нулевое начало термодинамики называют также общим началом термодинамики. — Примеч. ред.)

Например, если у вас и у воды в плавательном бассейне, в котором вы находитесь, одна и та же температура, то никакое тепло от вас к воде или от воды к вам не передается (хотя такая передача возможна). Ваше тело и бассейн находятся в тепловом равновесии. Однако, если вы прыгнете в бассейн зимой, проломив при этом его ледяную корку, то первое время вряд ли будете в тепловом равновесии с его водой. Впрочем, вы и не захотите этого. (Не пытайтесь проделать этот физический опыт дома!)

Чтобы обнаружить тепловое равновесие (особенно в замерзших бассейнах, куда вы собираетесь прыгнуть), надо использовать термометр. Измерьте с его помощью температуру воды в бассейне, а затем — свою температуру. Если обе температуры совпадают (другими словами, наблюдается тепловое равновесие: ваше — с термометром, а термометра — с водой в бассейне), то в таком случае вы находитесь в тепловом равновесии с водой бассейна.

Использование термометра показывает: два тела, находящиеся в тепловом равновесии с третьим, также находятся в тепловом равновесии друг с другом; вот вам еще одна формулировка нулевого начала.

Кроме всего прочего, нулевое начало содержит идею, что температура — это индикатор теплового равновесия. То, что два тела, упомянутые в нулевом законе, находятся в тепловом равновесии с третьим, дает все нужное дая задания температурной шкалы, например шкалы Кельвина. Ну а с физической точки зрения нулевой закон устанавливает точку отсчета, утверждая, что между двумя телами, имеющими одинаковую температуру, тепловой поток в целом отсутствует.

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.

Устройства крыльчатого типа подходят для снятия показаний, если используется небольшой объем воды.

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.

Для уличного применения подойдут модели с регистраторами перепадов, у которых уровень влагозащиты IP 68.

Для чего все это нужно?

Проблему следует рассмотреть с двух точек зрения – с точки зрения многоквартирных домов и частных. Начнем с первых.

Многоквартирные здания

Здесь ничего сложного нет: гигакалории применяются в тепловых расчетах. И если знать, какое количество тепловой энергии остается в доме, то можно предъявить потребителю конкретный счет. Приведем небольшое сравнение: если централизованное отопление будет функционировать в отсутствие счетчика, то платить приходится по площади обогреваемого помещения. Если же есть тепловой счетчик, это уже само по себе разводку подразумевает горизонтального типа (либо коллекторную, либо последовательную): в квартиру заводят два стояка (для «обратки» и подачи), а уже внутриквартирная система (точнее, е конфигурация) определяется жильцами. Подобного рода схема применяются в новостройках, благодаря чему люди регулируют расход тепловой энергии, делая выбор между экономией и комфортом.

Выясним, каким образом осуществляется данная регулировка.

1. Монтаж общего термостата на магистрали «обратки». В таком случае расход рабочей жидкости определяется температурой внутри квартиры: если она будет снижаться, то расход, соответственно, увеличится, а если повышаться – снизится.

2. Дросселирование радиаторов отопления. Благодаря дросселю проходимость отопительного прибора ограничивается, температура снижается, а значит, сокращается расход тепловой энергии.

Частные дома

Продолжаем говорить про расчет Гкал на отопление. Владельцы загородных домов интересуются, прежде всего, стоимостью гигакалории тепловой энергии, полученной от того или иного вида топлива. В этом может помочь приведенная ниже таблица.

Таблица. Сравнение стоимости 1 Гкал (с учетом транспортных расходов)

* — цены примерные, так как тарифы могут отличаться в зависимости от региона, более того, они еще и постоянно растут.

Как рассчитать гкал на отопление — правильная формула расчета

Зачастую одной из проблем, с которой сталкиваются потребители как в частных постройках, так и в многоквартирных домах, заключается в том, что расход тепловой энергии, получаемой в процессе отопления жилища, является очень большим. Для того чтобы избавить себя от необходимости переплаты за излишнее тепло и для экономии финансов следует определить с тем, как именно должен проходить расчет количества тепла на отопление. Решить это помогут обычные вычисления, с помощью которых станет ясно, какой объем должно иметь поступающее в радиаторы тепло. Именно об этом далее и пойдет речь.

Как люди используют тепловую энергию недр Земли?

Поэтому тепло в недрах земли сохраняется даже в зимнее время и это тепло можно использовать для обогрева зданий. Для этого потребуется сделать скважину и приобрести специальный тепловой насос. Тепловой насос, установленный в доме, преобразует энергию грунта, воды, а также воздуха в тепло, которым и отапливается дом.

Источники:

• https://ru.uzvisit.com/1444-thermal-energy
• https://10i5.ru/raznoe/chto-takoe-teplovaya-energiya.html
• https://novoe-info.ru/chto-takoe-teplovaya-energiya/
• https://MadEnergy.ru/stati/teplovaya-energiya-edinicy-izmereniya-i-ix-pravilnoe-ispolzovanie.html
• https://fizi4ka.ru/fizika-s-formulami/glava-15-teplovaja-jenergija-i-rabota-nachala-termodinamiki.html
• https://RosSchet.ru/articles/pochemu_v_raschetakh_tepla_ispolzuyutsya_gkal_i_kvt/

Общие принципы выполнения расчетов гкал

Расчет квт для отопления подразумевает выполнение специальных вычислений, порядок которых регламентирован особыми нормативными актами. Ответственность за них лежит на коммунальных организациях, которые способны помочь при выполнении данной работы и дать ответ касательно того, как рассчитать гкал на отопление и расшифровка гкал.

Безусловно, подобная проблема будет полностью исключена в случае наличия в жилом помещении счетчика на горячую воду, так как именно в этом приборе имеются уже заранее выставленные показания, отображающие полученное тепло. Умножив эти результаты на установленный тариф, модно получить конечный параметр расходуемого тепла.

Вариант 2

Теперь проведем расчет платежей в тех условиях, когда дом оснащен общим учетным прибором на отопление, а также индивидуальными счетчиками снабжена часть квартир. Как и в предыдущем случае, подсчет будет проводиться по двум позициям (тепловые энергозатраты на жилье и ОДН).

Нам понадобится формула №1 и №2 (правила начислений согласно показаниям контроллера или с учетом нормативов потребления тепла для жилых помещений в гкал). Вычисления будут проводиться относительно площади жилого дома и квартиры из предыдущего варианта.

Расчет 1

Формула №1: 1,3 х 1 400 = 1820 руб., где:

• 1,3 гигакалорий – показания индивидуального счетчика;
• 1 1820 р. – утвержденный тариф.

https://youtube.com/watch?v=dFLW96z0YVk

Формула №2: 0,025 х 70 х 1 400 = 2 450 руб., где:

• 0,025 гкал – нормативный показатель расхода тепла на 1 м² площади в квартире;
• 70 м² – метраж квартиры;
• 1 400 р. – тариф на тепловую энергию.

Далее высчитываем вторую составляющую нашего платежа (ОДН) по двум формулам – №13 (объем услуги) и №10 (стоимость отопления).

Расчет 2

Формула №13: (300 – 12 – 7 000 х 0,025 – 9 – 30) х 75 / 8 000 = 1,425 гкал, где:

• 300 гкал – показания общедомового счетчика;
• 12 гкал – количество тепловой энергии, использованной на обогрев нежилых помещений;
• 6 000 м² – сумма площади всех жилых помещений;
• 0,025 – норматив (потребление тепловой энергии для квартир);
• 9 гкал – сумма показателей со счетчиков всех квартир, которые оборудованы приборами учета;
• 35 гкал – количество тепла, затраченного на подачу горячей воды при отсутствии ее централизованной подачи;
• 70 м² – площадь квартиры;
• 8 000 м² – общая площадь (все жилые и нежилые помещения в доме).

https://youtube.com/watch?v=tGvIg-I1QCU

Обратите внимание, что данный вариант включает только реальные объемы потребляемой энергии и если ваш дом снабжен централизованной подачей горячей воды, то объем тепла, затраченного на нужды горячего водоснабжения, не учитывается. Это же касается и нежилых помещений: если они отсутствуют в доме, то и в расчет включены не будут

Далее следует расчет платежа за отопление путем умножения объема тепла на тариф по формуле №10: 1,425 х 1 400 = 1995 руб., где:

• 1,425 гкал – количество тепла (ОДН);
• 1 400 р. – утвержденный тариф.

В результате проведенных подсчетов мы выяснили, что полная оплата за отопление составит:

1. 1820 + 1995 = 3 815 руб. — с индивидуальным счетчиком.
2. 2 450 + 1995 = 4445 руб. — без индивидуального устройства.

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.

Теплоемкость

Под теплоемкостью с данного вещества подразумевается число калорий, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1° С. Для нагревания g кг вещества, имеющего теплоемкость с, на t градусов, требуется g. с. t калорий

Теплоемкость различных веществ при 15° С

Теплоемкость не постоянна: с увеличением температуры она немного возрастает для всех тел, кроме ртути, для которой она убывает

Иные способы вычислений объема тепла

Рассчитать количества поступающего в отопительную систему тепла можно и другими способами.

Формула расчета за отопление в данном случае может несколько отличаться от вышеупомянутой и иметь два варианта:

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

Все значения переменных в этих формулах являются теми же, что и ранее.

Исходя из этого, можно с уверенностью сказать, что расчет киловатт отопления вполне можно выполнить своими собственными силами. Однако не стоит забывать о консультации со специальными организациями, ответственными за подачу тепла в жилища, поскольку их принципы и система расчетов могут быть абсолютно другими и состоять из совершенного иного комплекса мероприятий.

Решившись конструировать в частном доме систему так называемого «теплого пола», нужно быть готовым к тому, что процедура расчета объема тепла будет значительно сложнее, так как в данном случае следует учитывать не только особенности отопительного контура, но и предусмотреть параметры электрической сети, от которой и будет подогреваться пол. При этом и организации, отвечающие за контроль над такими монтажными работами, будут совершенно иными.

Многие хозяева зачастую сталкиваются с проблемой, связанной с переводом нужного количества килокалорий в киловатты, что обусловлено использованием многими вспомогательными пособиями измерительных единиц в международной системе, называемой «Си». Здесь требуется запомнить, что коэффициент, переводящий килокалории в киловатты, будет составлять 850, то есть, говоря более простым языком, 1 кВт – это 850 ккал. Такой порядок расчетов значительно проще, поскольку высчитать нужный объем гигакалорий не составит труда – приставка «гига» означает «миллион», следовательно, 1 гигакалория – 1 миллион калорий.

Для того чтобы избежать ошибок в вычислениях, важно помнить, что абсолютно все современные тепловые счетчики имеют некоторую погрешность, при этом зачастую в допустимых пределах. Расчет такой погрешности также можно выполнить самостоятельно, воспользовавшись следующей формулой: R = (V1 — V2) / (V1+V2) * 100, где R – погрешность общедомового счетчика на отопление. V1 и V2 – это уже упомянутые выше параметры расхода воды в системе, а 100 – коэффициент, отвечающий за перевод полученного значения в проценты. В соответствии с эксплуатационными нормами максимально допустимая погрешность может составлять 2%, но обычно этот показатель в современных приборах не превышает 1%.

Видео описание

О тонкостях расчета платы за отопление в следующем видео:

Счетчик с регистратором перепадов

Действие прибора основано на законе Бернулли, связывающем скорость потока жидкости и ее давление. В счетчике путь воде преграждается специальной подпорной шайбой – диском из стали с просверленным отверстием известного диаметра.

Когда расход воды изменяется, изменяется и перепад на шайбе, причем изменение происходит по квадратичному закону: если расход увеличивается в два раза, то на шайбе перепад вырастает в 4 раза. Если расход, например, сокращается в 3 раза, то дросселируемое давление на шайбе понижается в 9 (3²) раз.

Регистрационный счетчик оснащается электронным узлом, позволяющим определять температуру и расход теплоносителя, а также фактический расход тепла. Прибор можно подключать к компьютеру и настраивать вручную.

Разновидности электромагнитных теплосчетчиков Источник energo-climat.com

Физический смысл норматива потребления отопления

Многоквартирные дома в законодательстве РФ, в том числе в целях расчета объема потребления теплоэнергии для отопления, рассматриваются как неделимые единицы. То есть МКД — это единый теплотехнический объект, потребляющий теплоэнергию для отопления входящих в его состав помещений. И именно общий объем потребленной всем домом теплоэнергии важен при расчетах исполнителя коммунальных услуг (ИКУ) с ресурсоснабжающей организацией (РСО).

Правила установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг, утвержденные ПП РФ от 23.05.2006 N306 (далее — Правила 306) с целью расчета норматива потребления коммунальной услуги по отоплению предусматривают сначала расчет количества тепловой энергии, необходимой для отопления многоквартирного дома или жилого дома в течение года (пункт 19 Приложения 1 к Правилам 306, формула 19). Год выбран в качестве периода, за который производится расчет, для дальнейшего получения усредненного значения норматива потребления теплоэнергии в месяц, поскольку в разные календарные месяцы потребление теплоэнергии на отопление будет, разумеется, разным, а оплата по нормативу предполагает одинаковый размер платы за отопление либо в течение отопительного периода, либо равномерно в течение календарного года, в зависимости от выбранного субъектом РФ способа оплаты отопления .

Поскольку многоквартирный дом состоит из совокупности жилых и нежилых помещений и мест общего пользования (общего имущества), при этом общее имущество на праве общедолевой собственности принадлежит собственникам отдельных помещений дома, весь объем тепловой энергии, поступающей в дом, потребляется именно собственниками помещений такого дома. Следовательно, и оплата теплоэнергии, потребленной на отопление, должна производиться собственниками помещений МКД. И тут возникает вопрос — каким образом распределить стоимость всего объема теплоэнергии, потребленной многоквартирным домом, между собственниками помещений этого МКД?

Руководствуясь вполне логичными выводами о том, что потребление теплоэнергии в каждом конкретном помещении зависит от размера такого помещения, Правительство РФ установило порядок распределения объема теплоэнергии, потребляемой всем домом, среди помещений такого дома пропорционально площади этих помещений. Такой порядок предусматривают как Правила 354 (распределение показаний общедомового прибора учета отопления пропорционально долям площадей помещений конкретных собственников в общей площади всех помещений дома в собственности), так и Правила 306 при установлении норматива потребления отопления.

Пункт 18 Приложения 1 к Правилам 306 устанавливает: «18. Норматив потребления коммунальной услуги по отоплению в жилых и нежилых помещениях (Гкал на 1 кв.м общей площади всех жилых и нежилых помещений в многоквартирном доме или жилого дома в месяц) определяется по следующей формуле (формула 18):

,

где: — количество тепловой энергии, потребляемой за один отопительный период многоквартирными домами, не оборудованными коллективными (общедомовыми) приборами учета тепловой энергии, или жилыми домами, не оборудованными индивидуальными приборами учета тепловой энергии (Гкал), определяемое по формуле 19; — общая площадь всех жилых и нежилых помещений в многоквартирных домах или общая площадь жилых домов (кв.м); — период, равный продолжительности отопительного периода (количество календарных месяцев, в том числе неполных, в отопительном периоде)».

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

СГС и внесистемные единицы

Единицы: гигакалорий в секунду / килокалорий в секунду / калорий в секунду / гигакалорий в минуту / килокалорий в минуту / калорий в минуту / гигакалорий в час / килокалорий в час / калорий в час / котловая лошадиная сила (hp(S)) / электрическая лошадиная сила (hp(E)) / гидравлическая лошадиная сила / механическая лошадиная сила (hp(I)) / метрическая лошадиная сила (hp(M)) / килограмм-сила метр в секунду (кгс*м/с) / джоуль в секунду / джоуль в минуту / джоуль в час / эрг в секунду / метрическая тонна охлаждения (RT) / фригория в час (fg/h) » открыть »» свернуть »

Гигакалория

В качестве единиц количества теплоты в технике приняты джоуль ( дж), международная калория ( кал) и кратные единицы: килокалория ( ккал), мегакалория ( Мкал), гигакалория ( Гкал): 1 кал 4 1868 дж ( точно) 4 19 дж; 1 ккал 1000 кал 4 19 кдж; 1 Мкал 1000 ккал 1 000 000 кал 4 19 Мдж; 1 Гкал 1000 Мкал 1 000 000 ккал 1 000 000 000 кал 4 19 Гдж.

Важнейшим показателем, характеризующим котельную в системе теплоснабжения потребителей, является ее тепловая мощность ( производительность) — суммарная максимальная мощность по всем видам теплоносителей, отпускаемая котельной потребителям, выраженная в гигакалориях в час.

Удельная прочность, удель — килограмм-сила-сантиметр на грамм квадратный метр на килограмм-силу квадратный сантиметр на килограмм-силу килограмм-сила-секунда на квадратный метр килограмм на секунду-метр килограмм-сила на метр килограмм-сила-метр на квадратный сантиметр килограмм-сила-сантиметр на квадратный сантиметр дарси килограмм в час на метр-миллиметр водяного столба килограмм в час на метр-0 1 атмосферы грамм в час на метр-миллиметр ртутного столба кубический метр в час на метр — миллиметр водяного столба теракалория гигакалория мегакалория килокалория калория калория термохимическая калория на грамм килокалория на килограмм калория на грамм-градус Цельсия килокалория на килограмм-градус Цельсия калория на грамм-кельвин килокалория на килограмм-кельвин килограмм-сила-метр на килограмм-градус Цельсия калория в секунду килокалория в час мегакалория в час килокалория в час на квадратный метр мегакалория в час на квадратный метр килокалория в час на кубический метр мегакалория в час на кубический метр килокалория в час на квадратный метр-градус Цельсия калория в секунду на квадратный сантиметр-градус Цельсия килокалория в час на метр-градус Цельсия калория в секунду на сантиметр-градус Цельсия ом-квадратный миллиметр на метр кюри кюри на килограмм кюри на грамм кюри на кубический метр кюри на литр кюри на миллилитр кюри на квадратный метр кюри на квадратный сантиметр рад кгс см / г М2 / КГС СМ2 / КГС кгс с / м2 кг / ( с-м) кгс / м кгс м / см2 кгс см / см2 д КГ / ( Ч — М — ММ ВОД.

В тех случаях, когда не требуется большой точности, значения даны округленно. То же относится к гигакалории, поскольку пиковые водогрейные котлы имеют маркировку в этой единице в части теплопроизво-дительности.

Количество теплоты выражается в гигаджоулях или гигакалориях. Последнюю единицу продолжают широко использовать благодаря простоте перехода к этой единице от единицы массы и температуры.

Таким образом, стоимость транспорта тепла складывается из ряда статей расходов, связанных с эксплуатацией теплопроводов и насосных подстанций, она колеблется в зависимости от местных условий. Так, например, в Московской теплосети стоимость транспорта одной гигакалории составляет 18 коп.

Британские и американские единицы

Единицы: американская тонна охлаждения (USRT) / британская термальная единица в секунду (BTU/s) / британская термальная единица в минуту (BTU/min) / британская термальная единица в час (BTU/hr) / фут фунт-сила в секунду (ft*lbf/s) » открыть »» свернуть »

Особенности самостоятельного расчёта

Не все пользователи знают, что такое «теплоэнергия ГВС» в квитанции, а многие не доверяют расчётному центру и самостоятельно подсчитывают количество затраченной тепловой энергии. Чтобы в домашних условиях все посчитать и исключить обман, нужно сначала выяснить: компонент на ТЭ в квитанции – что это, как он начисляется.

Чтобы сделать правильный расчёт, необходимо знать действующий тариф на ТЭ. Отсутствие или наличие прибора учёта, установленного в квартире, также влияет на результат. Если счётчиков нет, за основу берётся нормативный показатель.

Если в многоквартирном доме стоят приборы учёта, то общая сумма высчитывается умножением тарифа на показатели счётчиков. Каждый может быстро выяснить, «горячее водоснабжение: носитель» и «энергия» – что это, как правильно высчитать показатели.

Подавать данные со счётчиков можно онлайнФОТО: fednews.ruТариф на ТЭ указывается в квитанцииФОТО: zvu-74.ru