Сколько тепла выделяет человек в КВТ?

Глобальное потепление – следствие деятельности человека?

В последнее время о глобальном потеплении много говорят. Говорят, что оно может привести Землю к новому Всемирному потопу и другим глобальным катастрофам. Но никто не говорит, почему происходит потепление климата Земли?

Наверное, не каждый год солнечная энергия, запасенная растениями, превращалась на Земле в нефть и уголь, но за те миллиарды лет, что существует Земля и обогревается Солнцем, наверняка наберется много сотен тысяч лет, в которые энергия Солнца, запасенная растениями Земли, впоследствии все‑таки превратилась в уголь и нефть.

На Земле и ранее происходили глобальные катастрофы – были ледниковые периоды, всемирные потопы и др. Но все эти катастрофы происходили без вмешательства человека, основной причиной этих катастроф, предположительно, было вмешательство космоса.

Климат Земли ученые изучают уже несколько столетий! Но до второй половины ХХ столетия никто не говорил о глобальном потеплении!

Что изменилось за последние полвека

Основным критерием увеличения жизненного уровня в настоящее время является увеличение потребления энергии на душу населения. Больше всего на душу населения приходится электроэнергии в США, примерно 12‑14 кВт, в Европе и в нашей стране почти вдвое меньше, ну а в развивающихся странах во много раз меньше, но везде тенденция в потреблении электроэнергии стремится к увеличению, и в настоящее время потребление электроэнергии составляет более 0,2 кВт на каждого человека на Земле.

Рассмотрим наиболее распространенный способ получения электроэнергии – тепловыми электростанциями, – который считается наиболее экономичным. Сначала в котлах сжигается топливо, получая при этом пар, затем в паровых турбинах преобразуют тепловую энергию пара в механическую, которую паровая турбина, вращая электрогенератор, преобразует в электрическую.

КПД лучших котлов 50‑55%
КПД паровых турбин 40‑45%
КПД современных генераторов достигает 95%
КПД передающих электрических линий и теплопроводов 60‑70%
Общий КПД получения электричества таким способом – 11‑16%:
(0,5‑0,55) х (0,4‑0,45) х 0,95 х (0,6‑0,7) = 0,114‑0,165.

Это значит, что на каждый 1 кВт электроэнергии, используемой человеком с пользой, в окружающую среду выбрасывается 6‑9 кВт тепловой энергии, а ведь это один из самых прогрессивных способов получения электроэнергии.

Другим загрязняющим окружающую среду Земли элементом является автомобиль. Как в нем происходит использование тепловой энергии сжигаемого топлива?

КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) от 15 до 25%, это значит, что 15‑25% сгоревшего топлива используется на передвижение автомобиля с грузом, но для перевозки полезного груза используется еще меньше: так, в легковых автомобилях полезный груз – пассажиры – составляет максимум 30% веса груженого автомобиля, но обычно это меньше, у грузовых автомобилей полезная часть обычно бывает не более 50% веса груженого автомобиля. При этом полезное использование топлива в автомобилях получается равным от 4,5 до 7,5% легковыми и от 7,5 до 12,5% грузовыми, и это при лучших условиях, в других случаях и того меньше, а это значит, что при полезном использовании автомобилями 1кВт тепловой энергии топлива, в окружающую среду выбрасывается от 10 до 20 кВт тепловой энергии, а иногда и больше.

Сколько человечество вырабатывает тепла?

По данным статистики, в 80- х годах прошлого века на каждого человека на Земле приходилось около 0,2 кВт полезно используемой электроэнергии, тогда общее потребление электроэнергии шестью миллиардами человек будет 1,2 млрд. кВт, соответственно в окружающую среду выбрасывается не менее 1,2 млрд. х 8 = 9,6 млрд. кВт тепловой энергии, столько же, если не больше, выбрасывается тепла при использовании тепла на отопление, а всего 19,2 млрд. кВт тепловой энергии.

В настоящее время на Земле более 500 миллионов автомобилей средней мощностью около 100 кВт. Если считать, что используются они в среднем не менее 4 часов в сутки, то в окружающую среду автомобили выбрасывают не менее: 0,5 млрд. х 100 х 4: 24 = 8,4 млрд. кВт тепловой энергии.

Общий выброс тепловой энергии в окружающую среду будет 27,8 млрд. кВт тепловой энергии, используемой на «благо человечества»!

Много это или мало? На Землю падает 167 млрд. МВт тепловой энергии Солнца, из них около 0,1% запасается растительностью Земли, т.е. остается на Земле, а это будет 167 млрд. кВт.

Исходя из вышеизложенного видно, что примерно каждые 6 лет высвобождается при помощи человечества тепловая энергия, равная ежегодно запасаемой растительностью Земли. Человечество высвобождает энергию, соизмеримую с энергией Солнца, поступающей на Землю. И за последние полвека человечество высвободило почти десятилетний запас тепла, запасаемого растительностью Земли, интенсивно сжигая нефть и уголь, и если за миллиарды лет существования Земли баланс тепловой энергии, поступающей от Солнца, она приспособилась держать в равновесии, то энергия, поступившая за последние десятилетия в окружающую среду, уже нарушает существовавший ранее тепловой баланс, т.е. человечество само создает на Земле глобальное потепление, и в дальнейшем это грозит глобальными катастрофами.

Как бороться с глобальным потеплением

На ежегодной конференции автомобилестроителей, проходившей летом 1999 года в Мичиганском университете, Билл Пауэрс, вице-президент корпорации «Форд» по вопросам исследований, говоря о будущем в развитии транспортных средств, заявил, что наряду с двигателем внутреннего сгорания уже в следующие пять‑десять лет автомобили будут оснащаться независимыми электромоторами и многие механические части автомобилей будут заменены электронными.

Все меняется в автомобилях, скоро он будет напичкан электроникой, и только ДВС на последующие 5‑10 лет будет оставаться в автомобиле основным преобразователем тепловой энергии топлива в механическую, а это значит будут те же самые 10‑20 кВт тепла, бесполезно выбрасываемые в окружающую среду, на каждый 1 кВт полезно используемой энергии.

Нужно разобраться, где же происходят основные потери тепла при выработке тепловой и электрической энергии, необходимой для потребления человечеством.

Наибольшая часть тепла выбрасывается котлами при получении пара для паровых турбин, также большие потери происходят при транспортировке тепла и электричества, все это будет 65‑70% от тепла сжигаемого топлива.

Значит, в первую очередь нужно избавиться именно от этих потерь, т.е. нужно повысить КПД котлов и избавиться от транспортировки полученной энергии. Это можно достичь применением мини-ТЭЦ (ТеплоЭлектроЦентр), в котором используются котлы с КПД = 95% (используется рекуперация тепла отработавших газов, сгоревшего топлива), и почти все тепло сгоревшего топлива используется на получение электричества и теплой воды для обогрева, общий КПД мини-ТЭЦ более 90%.

В результате, приблизив источники тепла и электричества к потребителю, можно избавиться от выделения в окружающую среду большого количества тепла, т.е. выделяться будет только 1,2 млрд. кВт тепла вместо выделяемых сейчас 19,2 млрд. кВт, а это в 16 раз меньше.

Альтернатива есть

На земном шаре имеется 17 млн. кв. км поверхности суши, на которую падают солнечные лучи тепловой мощностью около 1 кВт/м2, это пустыни, в основном никем не занятые. Если только 10% этой площади использовать для получения электроэнергии, можно получить около 20 кВт экологически чистой электроэнергии на каждого жителя Земли, в то время как сейчас на каждого жителя Земли приходится около 0,2 кВт электроэнергии, и даже в самой развитой стране США на каждого жителя приходится в настоящее время только 12‑14 кВт электроэнергии, при получении которой ужасно загрязняется окружающая среда.

Получить альтернативную электроэнергию можно при помощи новых технологий. В частности, «Силовая установка на солнечной энергии» по патенту RU № 2184873 может вырабатывать электроэнергию в количестве до 20% от тепловой энергии, отобранной солнечными коллекторами у солнечных лучей. В «Солнечном коллекторе» (см. патент RU № 2183801), на который падают солнечные лучи, до 80% тепла солнечных лучей отбирается теплоносителем, проходящим в «Солнечном коллекторе», это тепло затем переносится в «Силовую установку», где до 20% отобранной энергии турбиной преобразовываются в электричество.

В результате в местах, где солнечные лучи падают с тепловой мощностью около 1 кВт/м2, что бывает в течение 6‑8 часов, да еще 5‑6 часов, когда лучи падают с мощностью около 0,5 кВт/м2, можно получить около 10 кВт часов тепловой энергии с 1 м2 поверхности, или в среднем в течение суток 0,42 кВт/м2. Поэтому с каждого квадратного метра поверхности, на которую падают солнечные лучи, можно получить 0,8х0,42х0,2 = 0,067 кВт электроэнергии, а с поверхности 1000 м х 1000 м = 1000000м2 = 1 км2 можно получить 67000 кВт, или 67 МВт электроэнергии.

Таким образом, используя только 10% площади пустынь, а это будет 1,7 млн. км2, вышеуказанным способом, можно получить 1700000 х 67 = 114000000 МВт электроэнергии, или около 20 кВт экологически чистой электроэнергии на каждого человека Земли.

Как произвести расчет всех теплопоступлений

Теплопритоки — надхождение в помещение тепла от разных источников. Расчет теплопоступлений это неотъемлемая часть разработки систем кондиционирования здания. Этот подсчет очень важен и от него зависит: будет ли микроклимат в комнате комфортным для человека.

Теплопоступления от людей

Теплопритоки от людей делятся на явные, скрытые и полные. Принимают их из пособия 2.91 к СНиП 2.04.05*91. Ниже наведена таблица со значениями теплопритоков от взрослого человека при нужной нам температуре в помещении. Это, так называемые, удельные теплопоступления от человека, то есть сколько тепла выделит один человек при определенной работе, если в комнате наявна такая-то температура.

Читайте также  Как уменьшить тактование газового котла?

При упрощенном расчете, не задаются градусами в помещении и просто берут средние значения теплопритоков. Теплопоступления от людей сопровождающиеся: отдыхом 120 Вт, легкой сидячей работой 130 Вт, работой в офисе 150 Вт, легкой работой стоя 160 Вт, легкой работой на производстве 240 Вт, медленным танцем 260 Вт, работой средней тяжести 290 Вт, тяжелой работой 440 Вт.
Напомним, что эти значения это удельные тепловыделения от людей.

Для расчета теплопоступлений от всех, необходимо значение тепловыделений подставить в формулу:

где q- удельные теплопоступления, Вт/чел.

n — количество людей, чел.

И не забывайте, что для разных видов работ — разные удельные теплопритоки, и если у вас в помещении четверо людей отдыхает, двое сидит за компьютером, и шестеро в этот момент передвигают мебель, то необходимо рассчитать тепловыделения от каждой из этих категорий отдельно и потом добавить их все вместе. Например, в данном случае теплопоступления в помещение от людей составят (допустим внутренняя температура будет 20) : 4*116+2*151+6*291=2512 Вт. Вот и весь подсчет. Главное определится к какой категории работ отнести деятельность людей.

Теплопоступления от солнечной радиации

Более сложным и не менее важным является определение теплопоступлений от солнечной радиации. Поможет вам в этом все то же пособие, но если в случае с людьми используется простейшая формула, для вычисления солнечных теплопритоков намного сложнее. Теплопритоки на инсоляцию разделяются на приток тепла через окна и через ограждающие конструкции. Для их нахождения необходимо знать ориентацию здания за сторонами света, размер окна, конструкцию ограждающих элементов и все остальные данные ,что необходимо подставить в выражение. Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через окно производится через выражение:

tнар — среднесуточная температура внешнего воздуха, принимаем температуру июля из СНиП 2.01.01-82

θ — коэффициент, показывающий изменения температуры внешнего воздуха,

AMC — наибольшая за сутки амплитуда температуры внешнего воздуха в июле, берем из СНиП 2.01.01-82

tп — температура воздуха в здании, берем по СНиП 2.04.05-91

AOC, ROC — площадь, и приведенное сопротивление теплопередаче остекления берется из СНиП II-3-79

Все данные берутся из приложения в зависимости от географической широты.

Солнечные теплопоступления через ограждающие конструкции рассчитываются так:

Выходя из личного опыта, советую сделать в экселе или другой программе табличку расчета теплопритоков от солнечной радиации, это намного упростит и ускорит ваши вычисления. Старайтесь всегда рассчитывать солнечные теплопоступления по этой методике. Печальная практика показывает, что заказчики, указывающие ориентацию их помещения по сторонам света, скорее исключение нежели правило ( . Поэтому хитрые проектировщики пользуются такой шпаргалкой: Теплопоступления от солнца для затемненной стороны 30 Вт/м3, при нормальном освещении 35 Вт/м3, для солнечной стороны 40 Вт/м3. Берете эти значения и умножаете на бьем помещения. Эти расчеты очень приблизительны , они могут быть в разы как больше так и меньше теплопритоков рассчитанных по формулам. Пользуюсь этой шпаргалкой в редких случаях : когда нужно быстро подобрать обычную сплит-систему для квартир и маленьких офисов. Советую и вам всеми силами вытягивать как-можно больше данных и делать все-же правильный расчет теплопоступлений от солнечной радиации.

Теплопоступления от оборудования

Теплопритоки от оборудования и электродвигателей напрямую зависят от их мощности и определятся из выражения::

или Q=1000 * N * k1*k2*k3* kт

где N — мощность оборудования, кВт к1, к2, к3 — коэффициенты загруженности (0,9 — 0,4), спроса (0,9 — 0,7) и одновременности работы(1 — 0,3),

кт- коэффициент перехода тепла в помещение 0,1 — 0,95

Эти коэффициенты не одинаковы для разного оборудования и берутся из разных справочников. На практике же все коэффициенты и КПД приборов — указываются в техническом задании. В промышленной вентиляции от оборудования может быть больше теплопритоков чем от всего остального.

Зависимость КПД электродвигателя от его мощности:

η 0,75 0,84 0,85 0,88 0,9 0,92
Что же касается бытовой вентиляции, желательно брать мощности и ККД из паспортов оборудования, но бывает встречается что данных нет и если в промышленности не обойтись без технологов, то здесь допускается брать приближенные значения на теплопритоки от оборудования, которые можно найти в всевозможных справочниках и пособиях, например:

  • Тепловыделения компьютеров 300-400 Вт
  • кофемашин 300 Вт
  • лазерных принтеров 400 Вт
  • электрического чайника 900-1500 Вт
  • ксерокса 500-600 Вт
  • фритюрницы 2750-4050 Вт
  • сервера 500-100 Вт
  • тостера 1100-1250 Вт
  • телевизора 150 Вт
  • гриля 13500 Вт/м2 поверхности
  • холодильника 150 Вт
  • электроплиты 900-1500 Вт/м2 поверхности

Когда на кухне имеется вытяжной зонт, теплопритоки от плиты уменьшают на 1,4.

Теплопоступления от освещения

Они определяются так:

где n — коэффициент трансформации электрической энергии в тепло ( 0.95 для лампы накаливания и 0.5 для люминесцентной лампы. N — мощность светильника. При необходимости допускается принять 50 — 100 Вт/м2 для хорошо освещенных комнат.
На теплопритоки от освещения влияет размещение светильника в пространстве.

Дополнительные теплопоступления

Для определенных случаев к основным теплопоступлениям добавляются дополнительные. Для каждого случая разные. Например для кафе это теплопритоки от еды и от вытяжного зонта на кухне, для гальванических цехов — теплопоступления от открытой водной поверхности и т.д. Рассмотрим же формулы наиболее востребованных.

Теплопритоки от еды

Теплопритоки от еды — неотъемлемая часть расчета вентиляции в кафе, и определяются по формуле:

где g – средний вес всех блюд на одного посетителя(0,85кг)

ccp – средняя теплоемкость еды (3,35 кДж/ кг ͦ С);

tH — начальная температура еды ( 70 ͦ С);

tk — температура еды в момент потребления (40 ͦ С);

n – количество посадочных мест;

τ – длительность принятия пищи ,год.

Теплопритоки от печей в термическом цеху

От горизонтальной поверхности печи

где n- коэффициент, что зависит от температуры поверхности печи , при 55 С n=1,625.

Fг- площадь горизонтальной поверхности печи, м 2 ;

tв- температура внутреннего воздуха, ;

tпов – температура поверхности печи.

От вертикальной поверхности печи

где все то же кроме Fв=a*b=(2a+2b)h, a и b — размеры печи, h — ее высота

Сначала находим отдельно теплопоступления от вертикальной части печи и отдельно от горизонтальной и просто их додаем, это и будут полные тепловыделения от печи.

Теплопоступления сквозь стенки воздуховодов

Сквозь стенки воздуховодов местных вытяжных систем часть теплого воздуха возвращается в помещение. Тепло,поступающее в комнату сквозь стенки воздуховодов можно найти по формуле:

где к– коэффициент теплопередачи стенки воздуховода;

F – площадь воздуховодов;

Tср– температура среды внутри воздуховода;

Tв– температура воздуха в помещении.

Теплота от отопления

В помещении с большими стеклянными стенами бывает необходимо включать кондиционер, но отопительный сезон еще не закончился. Тогда тепловыделения от системы отопления равны 80-125 Вт/м2 площади помещения. В этом случае необходимо также рассчитывать и теплопотери после чего составляем тепловой баланс помещения и определяем необходимость в кондиционировании.

Какие итоги можно подвести

И так, делая выводы, выделим четыре основных источника теплопритоков: люди, солнечная радиация, штучное освещение и электрооборудование. Их обязательно рассчитывать по указанным выше формулам. В конкретных случаях к ним додаются дополнительные теплопоступления . Расчет теплопритоков прост — достаточно знать исходные данные и подставить их в формулы.

Как правильно переводить Гкал/ч в кВт и обратно

Начнем с понятий «работа» и «мощность». Работа — это часть внутренней энергии, затрачиваемой человеком или машиной за какой-то временной период. В процессе такой работы человек или машина разогреваются, выделяя тепло. Поэтому как внутреннюю энергию, так и количество выделяемой или поглощаемой теплоты, а также работу измеряют в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), килоджоулях (кДж) или мегаджоулях (МДж).

Чем быстрее выполняется работа или выделяется теплота, тем интенсивнее расходуется внутренняя энергия. Мерой такой интенсивности является мощность, измеряемая в ваттах (Вт), киловаттах (кВт), мегаваттах (МВт) и гигаваттах (ГВт). Мощность — это работа, выполненная в единицу времени (будь то работа двигателя, или работа электрического тока). Тепловая мощность — это количество теплоты, передаваемое в единицу времени теплоносителю (вода, масло) от сгорания топлива (газ, мазут) в котле.

Что такое калория

Калория была введена еще в 1772 году шведским физиком-экспериментатором Иоганном Вильке в качестве единицы измерения теплоты. В настоящее время единица, кратная калории — гигакалория (Гкал), активно применяется в таких сферах жизнедеятельности, как коммунальное хозяйство, системы отопления и теплоэнергетика. Также используется ее производная — гигакалория в час (Гкал/ч), характеризующая скорость тепловыделения или теплопоглощения тем или иным оборудованием. Попробуем теперь рассчитать, чему равна одна калория.

Еще в школе на уроках физики нас учили, что для нагрева любого вещества ему необходимо сообщить определенное количество теплоты. Была даже такая формула Q=c*m*∆t, где Q означает неизвестное количество теплоты, m — массу нагреваемого вещества, c — удельную теплоемкость этого вещества, а ∆t — разность температур, на которую нагревают вещество. Так вот, калорией называют внесистемную единицу количества теплоты, определяемую как «количество теплоты, затрачиваемое на нагревание 1 грамма воды на 1 градус Цельсия при атмосферном давлении 101325 Па».

Поскольку теплота измеряется в джоулях, то используя вышеприведенную формулу, мы узнаем, чему равна 1 калория (кал) в джоулях. Для этого возьмем из справочника по физике значение удельной теплоемкости воды при нормальных условиях (атмосферное давление р=101325 Па, температура t=20°C): с=4183 Дж/(кг*°С). Тогда одна калория будет равна:

  • 1 кал=4183 [Дж/(кг*°С)]*0,001 кг*1°С=4,183 Дж.
Читайте также  Белый налет от воды что это?

Однако величина калории зависит от температуры нагревания, поэтому ее значение не постоянно. Для практических же целей используется так называемая калория международная или просто калория, которая равна 4,1868 Дж.

Памятка 1

  • 1 кал=4,1868 Дж, 1 ккал=1000 кал, 1 Гкал=1 млрд кал=4186800000 Дж=4186,8 МДж;
  • 1 Дж=0,2388 кал, 1 МДж=1 млн. Дж=238845,8966 кал=238,8459 ккал;
  • 1 Гкал/ч=277777,7778 кал/с=277,7778 ккал/с=1163000 Дж/с=1,163 МДж/с.

Гигакалории или киловатты

Разберемся окончательно, в чем отличие этих единиц измерения. Пусть у нас имеется нагревательный прибор, например, чайник. Возьмем 1 литр холодной воды из-под крана (температура t1=15°C) и вскипятим ее (нагреем до температуры t2=100°C). Электрическая мощность чайника — P=1,5 кВт. Сколько тепла поглотит вода? Чтобы это узнать, применим знакомую нам формулу, при этом учтя, что масса 1 литра воды m=1 кг: Q=4183 [Дж/(кг*°C)]*1 кг*(100°С-15°С)=355555 Дж=84922,8528 кал≈85 ккал.

За какое время вскипит чайник? Пусть вся энергия электрического тока уйдет на нагрев воды. Тогда неизвестное время мы найдем, используя энергетический баланс: «Энергия, расходуемая чайником, равна энергии, поглощаемой водой (без учета потерь)». Энергия, расходуемая чайником за время τ, равна P*τ. Энергия, поглощаемая водой, равна Q. Тогда на основе баланса получим P*τ=Q. Отсюда время нагрева чайника составит: τ=Q/P=355555 Дж/1500 Вт≈237 с≈4 мин. Количество теплоты, переданное чайником воде за единицу времени — это и есть его тепловая мощность. Она составит в нашем случае величину Q/τ=84922,8528 кал/237 с≈358 кал/с=0,0012888 Гкал/ч.

Таким образом, кВт и Гкал/ч — это единицы мощности, а Гкал и МДж — единицы теплоты и энергии. Как подобные расчеты можно применить на практике? Если нам приходит квитанция об оплате отопления, то мы платим за тепло, которое снабжающая организация поставляет нам по трубам. Это тепло учитывается в гигакалориях, т. е. в количестве теплоты, потребленном нами за расчетный период. Нужно ли переводить эту единицу в джоули? Конечно, нет, потому что мы просто платим за конкретное число гигакалорий.

Однако часто бывает необходимо выбрать для дома или квартиры те или иные отопительные приборы, например, кондиционер, радиатор, бойлер или газовый котел. В связи с чем требуется заранее знать тепловую мощность, требуемую для обогрева помещения. Зная эту мощность, можно подобрать соответствующий прибор. Она может быть указана как в кВт, так и в Гкал/ч, а также в единицах BTU/h (British Thermal Unit — Британская Термическая Единица, h — час). Следующая памятка поможет вам перевести кВт в Гкал/ч, кВт в BTU/h, Гкал в кВт*ч и BTU в кВт*ч.

Памятка 2

  • один Вт=одному Дж/с=0,2388459 кал/с=859,8452 кал/ч=0,8598 ккал/ч;
  • один кВт=одному кДж/с=1000 Дж/с=238,8459 кал/с=859845,2279 кал/ч=0,00085984523 Гкал/ч;
  • один МВт=один МДж/с=один млн Дж/с=1000 кВт=238845,8966 кал/с=0,85984523 Гкал/ч;
  • одна Гкал/ч=один млрд кал/ч=1163000 Вт=1163 кВт=1,163 МВт=3968156 BTU/h;
  • одна BTU/h=0,2931 Вт=0,0700017 кал/с=252,0062 кал/ч=0,2520062 ккал/ч;
  • один Вт=3,412 BTU/h, один кВт=3412 BTU/h, один МВт=3412000 BTU/h.

Как определяется единица BTU/h и для чего она используется? 1 BTU — это количество теплоты, необходимое для нагревания 1 фунта воды на 1° по Фаренгейту (°F). Эта единица измерения используется в основном для обозначения тепловой мощности установок, таких, например, как кондиционеры.

Примеры расчета

Вот мы и подошли к самому главному. Как перевести одну величину в другую, используя приведенные соотношения? Все не так уж и сложно. Рассмотрим это на примерах.

Пример 1

Тепловая мощность котла — 30 кВт. Чему равна его эквивалентная мощность, выраженная в Гкал/ч?

Решение. Так как 1 кВт= 0,00085984523 Гкал/ч, то 30 кВт=30* 0,00085984523 Гкал/ч=0,0257953569 Гкал/ч.

Пример 2

Подсчитано, что для охлаждения офиса требуется кондиционер мощностью не менее 2,5 кВт. Для покупки был выбран кондиционер мощностью 8000 BTU/h. Достаточно ли мощности кондиционера для охлаждения офиса?

Решение. Так как 1 BTU/h=0,2931 Вт, то 8000 BTU/h=2344,8 Вт=2,3448 кВт. Это значение меньше расчетного в 2,5 кВт, поэтому выбранный кондиционер не подходит для установки.

Пример 3

Теплоснабжающей организацией было поставлено за месяц 0,9 Гкал тепла. Какой мощности нужно установить радиатор, чтобы он давал в месяц такое же количество тепла?

Решение. Допустим, что тепло в дом поставлялось равномерно в течение одного месяца (30 суток), поэтому тепловую мощность, поставляемую котельной, можно найти, поделив все количество тепла на количество часов в месяце: P=0,9 Гкал/(30*24 ч)=0,00125 Гкал/ч. Эта мощность в пересчете на киловатты будет равна P=1163 кВт*0,00125=1,45375 кВт.

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

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

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

Что такое энергия и чем она отличается от теплоты?

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

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

  • лучистый;
  • по твердому телу;
  • конвекция.

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

В каких единицах измеряют энергию.

Измеряется она в джоулях, калориях и ваттах.

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

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

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

Источники энергии и цена 1 кВт.

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

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

А. Каменный уголь.

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

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

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

Стоимость 1,0 МВт:

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

375/0.8598 = 322 руб

Б. Дрова.

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

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

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

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

В. Природный (магистральный) газ метан.

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

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

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

5,835 руб./м³ *0,1 м³ = 0,5835 руб.

Стоимость 1,0 МВт:

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

583,5/0.8598 = 501,7 руб.

Г. Сжиженный газ.

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

Д. Жидкое топливо (солярка).

Стоимость 1,0 литра солярки в Новосибирске 45 руб.

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

Как посчитать энергию на нагрев воды.

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

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

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

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

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

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

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

За сутки надо потратить:

4,875 х 24 часа= 117 киловатт энергии.

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

На разогрев 1 литра воды на 100°С нужно:

117 000 Вт / 1000 л = 117 ватт энергии

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

Читайте также  Акрилатный герметик что это такое?

117Вт / 100°С = 1,17 Вт/литр

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

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

4. Пример расчета, без учета энергии на потери.

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

Для нагрева требуется израсходовать энергии:

(T2 — T1) *1кВт=(80-10)х1= 70 кВт

При мощности котла 20кВт это произойдет через:

70 кВт/20= 3,5 часа.

5. Приведем пример расчета расходов топлива на отопление дома.

При сжигании 50 кубометров природного газа, получаем 500 кВт

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Сопоставление стоимости отопления.

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

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

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

Сколько тепла нам требуется для обогрева жилья?

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

Вот этим и займемся сегодня.

Немного общей информации – что такое требуемое количество тепла?

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

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

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

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

Как определиться с ними их количественно?

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

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

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

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

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

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

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

Калькулятор расчета необходимой тепловой мощности для отопления помещений

Пояснения по проведению расчетов

Последовательно уносим данные в поля калькулятора.

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

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

  • Далее идет группа из двух полей, в которых указываются площадь помещения (точно) и высота потолков (выбор из списка).
  • Следующая группа данных учитывает особенности расположения помещения:

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

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

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

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

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

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

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

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

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

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

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