У чому вимірюється теплова енергія та як розрахувати її витрату
У холодну пору року система опалення є основним джерелом комфорту в житлі, а її розрахунок набуває особливого значення. Знання формул і того, в чому вимірюється теплова енергія, допоможе організувати якісне та економне обігрів у приватному будинку, а в багатоквартирному – підрахувати отримане тепло та запастися вагомими аргументами, які можна пред'явити тепломережі. Розбираємось, що ховається під терміном гігакалорія, як ця одиниця виміру використовується у розрахунках житла різного типу, як правильно розрахувати, скільки тепла йде на обігрів конкретного будинку чи квартири.
Про одиниці виміру
Основною одиницею вимірювання тепла є калорія; Нині вона вважається позасистемною одиницею. Так склалося історично: використовується кілька різновидів калорії, що вносить певну плутанину (згадати хоча б калорійність їжі).
Оскільки в опалювальних системах теплоносієм зазвичай є вода, однією калорією позначають кількість тепла, здатне підігріти 1 грам води на 1°C (співвідношення діє для нормального атмосферного тиску).
Для використання у розрахунках витрат тепла для обігріву ця величина надто маленька та незручна. Насправді використовують гігакалорію (Гкал), чи мільярд калорій, число з дев'ятьма нулями. Щоб зрозуміти порядок Гкал, що це в розрахунках опалення, краще перевести її в наочний вигляд: ресурсу 1 Гкал вистачить, щоб підігріти тисячу тонн води (те ж 9 нулів) на один градус.
Якщо перефразувати, 1 гігакалорія здатна підігріти 1000 кубометрів води на 1°C або, якщо зробити найпростіший розрахунок, приблизно 16,7 кубометрів на 60°C. Такий порядок цифр можна використовувати практично, наприклад, щоб оцінити роботу лічильника ГВС.
У міжнародній системі СІ енергію (і тепло у тому числі) вимірюють у Джоулях (Дж), а Гкал вважається застарілим способом підрахунків. Тим не менш, вона має офіційне ходіння в Російській федерації при розрахунках у комунальних та приватних господарствах. Крім Гкал використовуються такі похідні одиниці:
- Гкал/година (гігакалорія на годину). Як величина є еквівалентом теплової потужності. За її допомогою визначають, скільки теплової енергії вироблено (або використано) за одиницю часу.
- Гігакалорія квадратний метр. Показує витрати теплової енергії на опалення будь-якої площі. На території РФ величину вводять «Правила обліку теплової енергії та теплоносія». Також вона використовується для розрахунків "Правилами надання комунальних послуг".
Існує поняття нормативу споживання тепла на місяць. Показник має різне значення у різних кліматичних зонах; середній за регіонами норматив становить 0,0342 Гкал/м2 (на місяць).
Тонкості розрахунків: багатоповерхівка
Тепло - субстанція невидима, але, незважаючи на те, що воно здатне після доставки в брухт буквально випаруватися на вулицю, існують надійні способи його підрахунку. Способи дещо відрізняються для багатоквартирних та приватних будинків.
У багатоквартирних будинках рахунок споживачам виставляється на підставі підрахунків того, яка кількість тепла залишилася в будівлі. При цьому питання, в чому вимірюється опалення, отримує наочну відповідь: витрати у квитанціях зазначаються у Гкал.
Однак центральне опалення в багатоповерхівках може функціонувати по-різному: без лічильника тепла або з ним, причому лічильник може бути квартирним або загальнобудинковим. Найпростіші розрахунки будуть у разі, якщо прилад обліку відсутній. Коли лічильника немає, витрату визначають за площею квартири, а плату за опалення розраховують двома способами:
- Оплата провадиться лише в опалювальний період (помісячно). Необхідно перемножити три числа: площу квартири, тариф та норматив споживання комунальної послуги (на місяць).
- Оплата цілий рік. Суму оплати (число, отримане у попередньому пункті) множать на кількість місяців опалювального періоду (наприклад, 7, з жовтня до квітня). Щоб дізнатися про розмір плати за місяць, отриману кількість ділять на 12.
З приладами обліку регулювання у багатоповерхівках здійснюється двома способами:
- Загальнобудинковий лічильник. На зворотній гілці встановлюється термостат. Його регулювання визначає витрату тепла: з похолоданням витрата зростає, з потеплінням – зменшується.
- Квартирний. Застосовується дроселювання радіаторів опалення. На радіатори встановлюються терморегулятори, що утворюють додатковий опір на напірному трубопроводі. Зменшуючи прохідність, терморегулятор знижує температуру і, отже, витрата тепла.
Теплові лічильники ставлять у будинках з горизонтальним розведенням, виконаним одним з двох способів: послідовна або колекторна система. Із загальнобудинковим приладом обліку плата за опалення проводиться за фактом, загальну суму витрат поділяють пропорційно до метражу квартир. Виходить справедливо: що більше площа житла, то виходить дорожче.
Розрахунок здійснюють наступним порядком:
- Площа конкретної квартири ділять на загальну площу нежитлових, але опалюваних приміщень у будівлі.
- Отримане число множать на обсяг тепла, витраченого для опалення будівлі, а потім на тариф, що діє. Вихідні дані доступні в компанії, що управляє (наприклад, на обігрів будинку потрібно 320 Гкал).
У новобудовах завдання полегшується ще більше. У кожну квартиру заводиться пряма та зворотна труба, що дозволяє встановлювати лічильники тепла та регулювати його витрату за власним бажанням, найчастіше балансуючи між комфортом та економією.
Тонкості розрахунків: приватна садиба
Питання, що таке Гкал в опаленні і, як він вважається, виникає і у власників приватних будинків. Однак у розрахунків тепла у приватному секторі є свої особливості: власники можуть впливати на ціну однієї гігакалорії, обираючи те чи інше джерело тепла.
У кожній місцевості є своє джерело вироблення тепла, з оптимальними цінами підключення та експлуатації. Найчастіше таким енергоресурсом стає газ, а теплоносієм у будинку – вода, але можливі й інші генератори тепла (або їх комбінації), наприклад, вугілля, дизель, дрова чи брикети. Електрична енергія – найдорожчий ресурс.
Котел для будинку купується з урахуванням оптимального енергоресурсу та потужності самого обладнання. Щоб дізнатися, чи підходить агрегат для даного будинку, обчислюють найменше значення його потужності. Для цього загальну площу будинку (житлові та господарські приміщення) ділять на питому потужність котла.
Після того, як котел вибраний, необхідно розрахувати систему опалення, тобто обчислити, які параметри має володіти обладнання, не тільки котел, але і насос, трубопровід, радіатори, запірно-розподільна арматура. Правильно виконаний розрахунок дозволить отримати систему, що забезпечує економну витрату енергоресурсів та якісне обігрів будинку.
Існує кілька методик розрахунку показників. Так як працююче опалення - система досить складна, всі вони в розрахунках використовують поправки, постійні величини та коефіцієнти. При цьому треба пам'ятати, що на розрахунки та вибір складових системи впливають такі навантаження, що мають різне походження:
- Постійні. Ті, що діють цілий рік. До них належить гаряче водопостачання, а північних регіонах – опалення.
- періодичні. Навантаження змінюється за сезонними змінами температури повітря, які накладаються на добові коливання (вдень і вночі).
- Конвекційне теплове випромінювання. Сухе тепло, що продукується нагрівальними приладами, вимірять сухим термометром.
- Облік навантаження від випаровування та конденсації; Процеси йдуть з тепловіддачею; приховане тепло можна визначити за допомогою вологого термометра.
Лічильники тепла
Перед тим, як порахувати теплову енергію у Гкал, необхідно мати на руках практичну інформацію. Для розрахунку опалення на конкретній ділянці системи потрібні такі дані:
- Температура робочого середовища (зазвичай це вода) на вході та виході.
- Витрати води (при проході через опалювальні пристрої).
Щоб виміряти температуру, використовують різні термометри: від побутового та спиртового, до електричного та інфрачервоного. Витрата робочого середовища зручно визначати за допомогою лічильника; Існує два типи пристроїв теплового обліку.
Лічильник-крильчатка
Механічний лічильник (інша назва - тахометричний) працює при температурах від +5 до +150 ° C, використовується і для опалювальних систем, для гарячого та холодного водопостачання. Пристрої поділяються на турбінні та гвинтові (за способом монтажу). Вони погано реагують на механічні домішки, тому в системі має бути фільтр грубої очистки. Лічильник-крильчатка працює за таким принципом:
- Вода потрапляє всередину лічильника, де знаходиться крильчатка із встановленими на ній магнітами.
- Крильчатка починає обертатися, причому кількість обертів прямо пропорційно кількості води, що протікає.
- Обертання фіксується обліковим механізмом, який здатний обробляти інформацію, що надходить, і переводити кількість оборотів в об'єм протікає води.
Незважаючи на простий пристрій, лічильники з крильчаткою зарекомендували себе як надійні прилади із досить низьким порогом спрацьовування. Крім того, агрегати комплектуються антимагнітним екраном, що перешкоджає спробам зовнішнього впливу на їхню роботу.
Корисне відео
Лічильник із реєстратором перепадів
Дія приладу заснована на законі Бернуллі, що зв'язує швидкість потоку рідини та її тиск. У лічильнику шлях воді перегороджується спеціальною підпорною шайбою – диском із сталі із просвердленим отвором відомого діаметра.
Коли витрата води змінюється, змінюється і перепад на шайбі, причому зміна відбувається за квадратичним законом: якщо витрата збільшується вдвічі, то на шайбі перепад зростає вчетверо. Якщо витрата, наприклад, скорочується в 3 рази, то тиск, що дроселюється, на шайбі знижується в 9 (3²) разів.
Реєстраційний лічильник оснащується електронним вузлом, що дозволяє визначати температуру та витрату теплоносія, а також фактичну витрату тепла. Прилад можна підключати до комп'ютера та настроювати вручну.
У приватних будинках система опалення найчастіше є відкритою, тобто працює від двоконтурного котла, що забезпечує господарство ще й гарячою водою. У двоконтурній системі для розрахунку Гкал на опалення ставлять два лічильники, на пряму трубу та на обратку. Різниця їх показань покаже витрати гарячої води для побутових потреб.
Корисне відео
Найпростіші методи обчислень
У випадку, коли в системі немає теплового лічильника, застосовують приблизний розрахунок Гкал на опалення за допомогою формули за обсягом, що має вигляд Q=V(Т 1 -Т 2 )/1000. Використовуються такі значення змінних:
- Q – споживане тепло (витрата).
- V - обсяг гарячої води, що споживається, в домашньому господарстві вимірюється в кубометрах.
- Т 1 - вода на виході з котла (або на вході до системи); якщо використовують усереднене значення, беруть 60-65°C.
- Т2 – температура холодної води (на виході). Коли опалення працює, використовують показник +5°C, влітку +15°C.
- Коефіцієнт 1000 дозволяє зробити результат наочним (переведення в гігакалорії).
У закритому контурі витрати теплової енергії Q (не плутати з витратою води) вважають наступним чином: Q=V 1 (Т 1 -Т)-V 2 (Т 2 -Т). Розшифрування символів має такий вигляд:
- V 1 - витрата робочого середовища (води або пари) у прямій трубі, V 2 - в обернені.
- Т – температура холодного середовища. Т1 – температура на вході, Т2 – на виході.
Для більш точних розрахунків системи опалення можна скористатися калькулятором онлайн. Такі інструменти пропонують можливість розрахунку радіаторів опалення, теплої підлоги, тепловтрат трубопроводу або приміщення, а також інші елементи системи.
Корисне відео
Висновок
Питання, у чому вимірюється теплова енергія, виникає, коли потрібно розрахувати систему опалення. Розрахунок важливо зробити правильно, особливо для власників власного будинку. Якщо в результаті помилки ви придбаєте котел малої потужності, витрачатимете електрику для вторинного обігріву житла. Котел із надмірним запасом потужності також буде помилкою: працюючи в половину потужності, енергоресурсів він споживатиме практично стільки ж.
Наочна одиниця для обчислення витрати тепла – гігакалорія. Витрати обчислюють різними методами, що залежить від типу житла, це багатоквартирний будинок або приватний. Методики підрахунку також різняться; вони залежать від особливостей системи, наявності та типу вимірювальних пристроїв.
