Что такое 1 гкал тепла. Расчет гкал на отопление, что это такое и как его рассчитать своими руками
Существует несколько способов того, как рассчитать гигакалории, под которыми подразумевается объем теплоэнергии, необходимый для обогрева жилых помещений и поддержки в них оптимального температурного режима. Простые вычисления этого показателя помогут не только определить норму потребления, но и сократить расход, а следовательно, сэкономить приличную сумму во время отопительного сезона.
Основные понятия о показателе
Гигакалория - это то, в чем измеряется тепловая энергия отопления , и по условным расчетам она соответствует одному миллиарду калорий, по которым определяются энергетические затраты, необходимые для нагревания одного грамма воды на градус. То есть для того, чтобы нагреть целые 1000 тонн воды на один градус Цельсия, приходится затрачивать по 1 Гкал (именно эта аббревиатура с расшифровкой «гигакалория» используется во всех действующих еще с 1995 года законодательных актах и нормах).
Предназначение расчетной единицы
Вычисление гигакалорий применяется сразу в нескольких целях, существенно отличающихся друг от друга в зависимости от жилого помещения, которое можно условно классифицировать по двум типам: квартира в многоэтажном доме и частный коттедж с одним и более уровнями, включая цоколь и мансарду. Обычно речь идет о таких задачах:
Сегодня самым дорогим источником тепла в доме является электрическая энергия. Вторую и третью позицию в этом негласном рейтинге делят между собой дизельное топливо и природный газ. В то же время перечисленные ресурсы пользуются самым большим спросом и популярностью, поэтому установка счетчиков поможет не только посчитать гигакалории, но и сократить потребление, выбрав оптимальную его норму с помощью специальных регуляторов и другого вспомогательного оборудования.
расчет нагрузки на отопление
Установка счетных приборов
Коррекция объема потребляемой энергии, позволяющая выбирать оптимальную схему соотношения «комфорт-экономия», обеспечивается за счет монтажа специальных регуляторов, который выполняется по двум стандартным схемам. Речь идет о таких типах врезки в систему:
- Установка термостата на общей магистрали обратного выхода, актуальная для последовательного кольцевого подключения радиаторов отопления. При таком типе монтажа регулировка потребления и расхода тепла будет напрямую зависеть от температуры в жилом помещении, возрастая по мере его остывания и снижаясь при нагревании.
- Монтаж дросселей на подходе к каждому радиатору. Идеальная схема для старого жилфонда, для которого свойственны отдельные стояки в каждой комнате. Кроме того, дросселирование помогает регулировать температуру и, как следствие, расход теплоэнергии в каждом помещении, а не во всей квартире в целом, что позволит избежать образования зон с разным уровнем влажности и степенью нагрева.
Сегодня в квартирах многоэтажных домов и частных коттеджах устанавливают счетчики двух видов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В этот перечень входят следующие приборы:
Вне зависимости от типа конструкции выбранного счетчика вычисление количества расходуемых гигакалорий предполагает использование таких определяющих параметров, как температура магистральной воды на входе к радиатору и выходе из него, а также ее расход, фиксируемый после прохождения через блок с установленным оборудованием для измерения.
Правила и способы вычисления
Начиная выполнять расчеты, неопытные хозяева часто задаются вопросом о том, как переводить 1 Гкал отопления (это сколько киловатт-часов). На самом деле речь идет о величине постоянной, которая соответствует 1162,2 кВ/ч. И несмотря на то, что выполнить вычисления энергетических затрат без специальных датчиков, счетчиков и других видов вспомогательного оборудования не так уж просто, существуют несколько формул, использование которых поможет справиться с поставленной задачей.
Расчет гигакалорий без счетчика
В случае отсутствия возможности установки отопительных счетчиков и регуляторов на общую обратку магистрали или радиатора рассчитать Гкал в час можно по очень простой и понятной формуле V (T1-T2)/1000=Q, где:
Что же касается тысячного коэффициента, то он является константой, которая используется для переведения расчетных калорий тепла в искомые гигакалории. Приведенная формула актуальна для систем, оборудованных контурами открытого типа. Если же проектом предусмотрена конструкция с закрытым контуром, отличающимся высоким уровнем эргономичности, то рекомендуется прибегать к более сложному расчету.
Альтернативные методы калькуляции
Существует еще минимум две универсальные формулы, с помощью которых можно самостоятельно вычислить расход топлива в гигакалориях во время отопительного сезона. Эти вычисления так же, как и предыдущие, предполагают использование одних и тех же показателей. Так, просчитать затрачиваемую теплоэнергию можно с помощью таких тождеств:
- 1. ((V1 (T1-T2)+(V1-V2)(T2-T1))/1000=Q;
- 2. ((V2 (T1-T2)+(V1-V2)(T1-T))/1000=Q.
При этом настоятельно рекомендуется согласовывать все вопросы с квалифицированными специалистами, давая приоритет тем профи, которые имеют непосредственное отношение к закладке тепловых трасс рассматриваемого жилого помещения. При необходимости рассчитываемые гигакалории переводятся в киловатт-часы, для чего применяется упомянутый выше коэффициент преобразования.
Если проектом предусматривается укладка теплого пола, то хозяева должны быть готовы к тому, что все дальнейшие расчеты норм потребления энергетических ресурсов будут в значительной мере усложнены, поэтому лучше сразу озаботиться вопросом установки измерительных приборов. В случае необходимости перевода килокалорий в киловатты, рекомендуется умножать исходное значение на коэффициент 0,85.
Как проверить правильность расчетов в квитанции на оплату жилищно-коммунальных услуг
Использование даже самых качественных и надежных измерительных приборов не застрахует от потенциальных погрешностей в проведенных вычислениях. Для получения максимально точных значений необходимо учитывать эти разбежности, величину которых можно вычислить по формуле (V1-V2)/(V1+V2)100=E, где:
- 100 - постоянный коэффициент, необходимый для преобразования готового результата в проценты;
- E - погрешность данных используемого счетного прибора в процентных долях.
В абсолютном большинстве измерителей эта величина соответствует одному проценту, притом что максимально допустимое значение не должно превышать двухпроцентный показатель. И если все расчеты будут выполнены правильно с учетом потенциальных разбежностей и тепловых потерь, которые могут происходить не только через фасад здания, но и через его кровлю и пол, то высока вероятность того, что хозяевам удастся сэкономить большое количество теплоэнергии и личных средств без малейшего ущерба для уровня собственного комфорта в период отопительного сезона.
Что такое Гкал? Все очень просто. Сама величина Гкал/час указывает нам, что это количество тепла выработанное, отпущенное или полученное потребителем за 1 час. Следовательно, если мы хотим узнать количество Гкал в сутки, умножаем на 24, в месяц – еще на 30 или 31 в зависимости от числа дней в расчетном периоде.
А вот теперь самое интересное – для чего мы будем переводить Гкал/час в Гкал
?
Начнем с того, что Гкал это величина, которую мы чаше всего видим в квитанции по оплате услуг ЖКХ.
Теплоснабжающая организация путем нехитрых вычислений определила сколько денег ей необходимо получить отпустив нам 1 гкал, чтобы компенсировать свои затраты на газ, электричество, арендную плату, оплату своим рабочим, стоимость запасных частей, налоги государству (кстати они почти 50% от стоимости 1 Гкал) и при этом иметь небольшую прибыль. Этой стороны вопроса мы сейчас касаться не будем, о тарифах можно спорить сколько угодно , и всегда любая из спорящих сторон по-своему права. Это рынок, а на рынке как говорили при коммунистах два дурака – и каждый из них пытается обмануть другого.
Для нас главное как эту Гкал потрогать и посчитать . Сухое правило гласит – калория, а это 1000 млн. часть Гкал единица количества работы или энергии, равная количеству тепла, необходимого для нагревания 1 грамма воды на 1 градус при атмосферном давлении 101 325 Па (1атм = 1кгс/см2 или грубо = 0,1 МПа).
Чаще всего мы с вами сталкиваемся с - гигакалорией (Гкал) (10 в девятой степени калорий), иногда неправильно говорят гекокалорией. Не путайте с гектоКал – о гектоКал мы, кроме учебников практически ни где не слышим.
Вот в каком соотношении Кал и Гкал друг с другом.
1 Кал
1 гектоКал= 100 Кал
1 килоКал (ккал)= 1000 Кал
1 мегаКал (Мкал)= 1000 ккал = 1000000 Кал
1 гигаКал (Гкал)= 1000 Мкал = 1000000 ккал = 1000000000 Кал
Когда, говоря или пишут в квитанциях, Гкал
– речь идет о том сколько тепла всего вам отпустили или отпустят за весь период – это может быть день, месяц, год, отопительный сезон и т.д.
Когда говорят
или пишут Гкал/час
– это означает, . Если расчет идет за месяц значит эти злополучные Гкал умножаем на количество часов в день (24 если не было перебоев в теплоснабжении) и дней в месяц (например, 30), но тоже когда мы получали тепло по факту.
А теперь как посчитать эту самую гигакалорию или гекокалорию (Гкал) отпущенную лично Вам.
Для этого мы должны знать:
— температуру на подаче (подающем трубопроводе тепловой сети) – среднее значение за час;
— температуру на обратке (обратном трубопроводе тепловой сети) – тоже среднее за час.
— расход теплоносителя в системе отопления за этот же промежуток времени.
Считаем разницу температур между тем, что к нам в дом пришло и тем, что от нас вернулось в тепловую сеть.
Например: 70 градусов пришло, 50 градусов мы вернули, у нас осталось 20 градусов.
И еще нам обязательно знать расход воды в системе отопления.
Если у вас есть теплосчетчик, прекрасно ищем на экране величину в т/час
. Кстати, по хорошему теплосчетчику, можете сразу же найти Гкал/час
– или как иногда говорят мгновенный расход, тогда и считать не надо, просто умножите его на часы и дни и получите тепло в Гкал за необходимый вам диапазон.
Правда это будет тоже приблизительно, точно теплосчетчик считает за каждый час сам и слаживает в свой архив, где вы всегда можете их посмотреть. В среднем хранят часовые архивы 45 суток , а месячные до трех лет. Показания в Гкал всегда можно найти и проверить по ним управляющую компанию или .
Ну а как быть, если теплосчетчика нет. У вас есть договор, там всегда есть эти злополучные Гкал. По ним посчитаем расход в т/час.
Например, в договоре написано – разрешенный максимум теплопотребления – 0,15 Гкал/час. Может быть написано и по другому, но Гкал /час будут всегда.
0,15 умножаем на 1000 и делим на разницу температур из того же договора. У вас будет указан температурный график – например 95/70 или 115/70 или 130/70 со срезом на 115 и т.д.
0,15 х 1000/(95-70) = 6 т/час, вот эти 6 тон в час нам и нужны, это наша плановая прокачка (расход теплоносителя) к которому необходимо стремится, что бы не иметь перетопа и недотопа (если конечно в договоре вам правильно указали величину Гкал/час)
И, наконец считаем тепло, полученные ранее — 20 градусов (разница температур между тем, что к нам в дом пришло и тем, что от нас вернулось в тепловую сеть) умножаем на плановую прокачку (6 т/час) получаем 20 х 6/1000 = 0,12 Гкал/час.
Эта величина тепло в Гкал отпущенное всему дому, лично Вам его посчитает управляющая компания, обычно это делается по соотношению общей площади квартиры к отапливаемой площади всего дома, подробнее об этом напишу в другой статье.
Описанный нами способ конечно грубый, но за каждый час эти способом можно, только учтите, что некоторые теплосчетчики усредняют значения по расходу за разные промежутки времени от нескольких секунд до 10 минут. Если расход воды меняется, например кто разбирает воду, или у вас стоит погодозависимая автоматика, показания в Гкал могут немного отличаться от полученных вами. Но это уж на совести разработчиков теплосчетчиков.
И еще одно небольшое замечание, значение потребленной тепловой энергии (количества теплоты) на вашем счетчике тепла (теплосчетчике, вычислителе количества тепла) может выводиться в различных единицах измерения – Гкал, ГДж, МВтч, кВтч. Соотношение единиц Гкал, Дж и кВт я привожу для Вас в таблице: А еще лучше, точнее и проще, если вы , и будете пользоваться калькулятором, для перевода единиц измерения энергии из Гкал в Дж или кВт.
Еще в конце прошлого года для каждого региона России было принято установление новых тарифов на тепловую энергию, которые вступили в силу с первого дня января 2016 года. Новое постановление цен, по которым с этого года граждане оплачивают потребление тепловой энергии, было произведено в июне, с учетом вида подключения к тепловой сети. Расчет средней стоимости (в 2017 году) на каждый квадратный метр площади помещения следующий:
- С января по апрель: 0,36 Гкал/м 2 х 990,50 руб./Гкал = 36,25 руб./м 2 .
- В октябре: 0,03 Гкал/м 2 х 1170,60 руб/Гкал = 37,7 руб./м 2 .
- С ноября по декабрь: 0,036 Гкал/м 2 х 1170,60 руб./Гкал = 42,8 руб./м 2 .
Регулирование цен было произведено в зависимости от особенностей региона. Одной четко фиксированной цены на оплату потребляемой тепловой энергии нет. Среди основных факторов, влияющих на стоимость тепла, можно выделить:
- показания приборов учета потребляемой тепловой энергии;
- учет фактической температуры окружающей среды данного региона.
Цены на теплоэнергию, установленные в этом году, зафиксированы до 31 декабря 2017 года. Каким будут тарифы с 1 января 2019 года, сказать сложно, по состоянию на январь текущего года повышения цен не произошло. Однако пока что о снижении цен никто не говорил. Есть вероятность того, что с июля нынешнего года тарифы на тепловую энергию возрастут на 8,5%. Чтобы не произошло резкого скачка в следующем году, тарифы решили увеличивать уже с 2016 года. Так, повышение цен происходит более медленно, в несколько этапов.
Цены на тепло в Московской области
Для примера приведем одноставочные тарифы в Московской области. Здесь с января до конца июня 1 Гкал стоил 1428 руб. А с первого июля цена возросла. Теперь 1 Гкал тепловой энергии стоит 1534 руб.
В Московской области повысились тарифы на услуги по передаче энергии для отопления помещений. С января 2016 года по конец июня 1 Гкал стоил 172 руб. Теперь, начиная с первого дня июля, за один Гкал необходимо заплатить 175 руб. В указанные суммы РЭК е включает НДС. При выставлении счетов гражданам, налог на добавленную стоимость взимается сверх определенных тарифов.
Стоимость горячего водоснабжения в Московской области теперь для домовладельцев, использующих приборы для учета «МОЭК», вместо 135 рублей за 1 кубический метр, составляет 151 рубль 35 копеек. А те, у кого установлены счетчики «Мосэнерго» с июля 2016 года должны платить за каждый кубометр 120 рублей, вместо 108.
Тарифы в этом году были увеличены не только на тепловую энергию, но и на электричество, холодное водоснабжение, газ. Однако самый большой процентный показатель роста цен приходится именно на отопление и горячую воду. С первого июля тарифы на отопление повысились на 13%, а стоимость горячего водоснабжения возросла на 11,5%.
Что входит в стоимость тарифов на тепло
Стоимость тепловой энергии различается даже в пределах одного региона. Можно наблюдать и такие ситуации: жители домов в начале улицы платят за отопление в два раза больше, чем жильцы домов, расположенных в конце той же улицы. Это связано, прежде всего, с тем, что трубопроводная система состоит из определенных участков. Этими участками владеют разные компании.
Цены устанавливаются каждой компанией, в зависимости от степени износа и общего состояния труб. Так, если трубы на конкретном участке старые, и собственник наблюдает высокий уровень теплопотерь, он может подать запрос в РЭК о повышении тарифов для определенных домов, которые соответствуют данному участку трубопровода. Таким образом, и собственник, и государственные органы остаются в прибыли.
Получается, что в действительности цены на отопление, горячее водоснабжение предполагают оплату не только потребляемого тепла, горячей воды. Кроме этого, жильцы домов оплачивают ремонтные, профилактические работы, которые должны проводиться для трубопроводной системы. Это, в свою очередь, требует затрат на оборудование, оплату труда рабочих и так далее. То есть окончательное значение тарифов на тепловую энергию во многом зависит от того, в каком состоянии находятся трубы. Это можно проверить и самостоятельно, если знать, сколько стоит 1 Гкал тепловой энергии в регионе.
Все три вида калории допущены к использованию в качестве внесистемных единиц без ограничения срока с областью применения «промышленность» . В то же время Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит калорию к таким единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются» . Первым термин «калория» применил шведский физик Иоганн Вильке (1732-1796) .
Определения [ | ]
Общий подход к определению калории связан с удельной теплоёмкостью воды и состоит в том, что калория определяется, как количество теплоты, необходимое для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия при стандартном атмосферном давлении 101 325 Па . Однако, поскольку теплоёмкость воды зависит от температуры, то и размер определяемой таким образом калории зависит от условий нагревания. В силу сказанного и по причинам исторического характера возникли и существуют три определения трёх различных видов калории .
Ранее калория широко использовалась для измерения энергии, работы и теплоты; «калорийностью» называлась теплота сгорания топлива. В настоящее время, несмотря на переход в систему СИ , в теплоэнергетике, системах отопления, коммунальном хозяйстве часто используется кратная единица измерения количества тепловой энергии - гигакалория (Гкал) (10 9 калорий). Для измерения тепловой мощности используется производная единица Гкал/ (гигакалория в час), характеризующая количество теплоты, произведённой или использованной тем или иным оборудованием за единицу времени.
Кроме того, калория применяется при оценках энергетической ценности («калорийности») пищевых продуктов. Обычно энергетическая ценность указывается в килокалориях (ккал).
Для измерения количества энергии используются также мегакалория (1 Мкал = 10 6 кал) и теракалория (1 Ткал = 10 12 кал).
Связь с другими единицами [ | ]
Ниже используется стандартная международная калория: 1 кал = 4,1868 Дж точно.
Связанные единицы [ | ]
Фригория [ | ]
Принятая в холодильной технике единица измерения холода, численно равная одной килокалории, взятой с обратным знаком. Одна фригория равна минус одной килокалории .
Термия [ | ]
Единица измерения теплоты, численно равная 10 6 калорий .
Британская тепловая единица [ | ]
BTU (британская тепловая единица) - единица, применяемая для измерения тепловой энергии в англоязычных странах. Её определение методологически близко к определению калории, но опирается на имперские единицы : 1 BTU равна энергии, необходимой для нагревания 1 фунта воды на 1 градус Фаренгейта .
Килотонна ТНТ [ | ]
Для измерения энерговыделения взрывных процессов используется тротиловый эквивалент. Ввиду почти точного, в пределах процентов, совпадения энергии взрывного разложения 1 грамма тротила (тринитротолуола, ТНТ) и 1 килокалории, условно принимается, что 1 килотонна ТНТ в энергетическом выражении соответствует 1 термохимической теракалории.
Калорийность [ | ]
Под калорийностью, или энергетической ценностью пищи, подразумевается количество энергии, которое получает организм при полном её усвоении. Чтобы определить полную энергетическую ценность пищи, её сжигают в калориметре и измеряют тепло, выделяющееся в окружающую его водяную баню. Аналогично измеряют и расход энергии человеком: в герметичной камере калориметра измеряют выделяемое человеком тепло и переводят его в «сожжённые» калории - таким образом можно узнать физиологическую энергетическую ценность пищи . Подобным способом можно определить энергию, требующуюся для обеспечения жизнедеятельности и активности любого человека. Таблица отражает эмпирические результаты этих испытаний, по которым и рассчитывается ценность продуктов на их упаковках. Искусственные жиры (маргарины) и жиры морепродуктов имеют эффективность 4-8,5 ккал/г , поэтому можно примерно узнать их долю в общем количестве жиров.
Сравнение различных видов топлива и способов отопления требует аккуратности. Зачастую производители котельного оборудования приводят неполные данные о первоначальных затратах, стоимости эксплуатации своего оборудования и затратах на топливо, поэтому не всегда их расчеты удается корректно сравнить.
Здесь мы приводим исходные данные по различным видам топлива, чтобы каждый мог проверить добросовестность наших (и альтернативных) расчетов.
Покупателю нужно, чтобы отопительный котел давал в систему отопления
заданное количество тепла, потребляя при этом как можно меньше топлива. Промышленные потребители учитывают тепло в гигакалориях (Гкал), поэтому выразим цену тепла в рублях за 1 Гкал
.
Исходные данные: КПД
Терморобота около 85%; электрокотла около 100%, котла на жидком топливе около 93%. Низшая теплота сгорания
сортового кузбасского каменного угля ДОМ фракции 13-50 мм - 5300 ккал/кг, солярки зимней 10200 ккал/кг.
- Цена 1 Гкал тепла при сжигании сортового каменного угля Термороботом
- Цена 1 Гкал тепла при сжигании дизельного топлива зимнего
- Цена 1 Гкал тепла при использовании электрокотла
Аналогично получены остальные значения в таблице. Цены (тарифы для населения) приведены для Новосибирска на июль 2013 г. , в других городах результаты могут отличаться от указанных ниже.
|
Вид топлива |
Низшая теплота сгорания |
с доставкой |
КПД |
руб. за |
||
|
Каменный уголь
сортовой |
||||||
|
Природный газ (метан) |
||||||
|
Центральное отопление
|
руб. за |
|||||
|
Пеллеты из дерева |
||||||
|
Электрический котел |
руб. за |
|||||
|
Сжиженный газ
|
3 225 | |||||
|
Дизельное топливо |
10 200 |
ккал/кг |
31,00 |
руб./кг |
||
Цена топлива.
Это главная причина несовпадения расчетов: цены различаются в разы (сравните цену каменного угля в Подмосковье и в Кемеровской области).
Нужно не забывать про доставку: центральное отопление и электричество уже "доставлено" до места, а уголь, солярку, пеллеты и сжиженный газ нужно привезти.
Единицы измерения
в расчетах часто путают: покупают сжиженный газ по цене 11-13 рублей за литр
, а в расчетах теплоты сгорания используют ккал за килограмм
, но ведь плотность сжиженного газа около 530 г/л (зависит от состава), результат отличается почти в 2 раза!
Теплота сгорания
топлива
, указанная в разных книгах и сайтах, различается очень сильно. Причины две:
1. Иногда путают низшую
и высшую теплоту сгорания топлива
, указывают ту, которую хочется показать в своих расчетах, а они различается сильно. Так, для метана (основной компонент природного газа) низшая теплота сгорания равна 35,88, а высшая 39,82 МДж/м 3 , отличие в 11%. Мы в своих расчетах используем низшую теплоту сгорания, то есть, считаем, что водяной пар не конденсируется, а улетает в трубу, унося часть тепла (так работает большинство отопительных котлов, включая Терморобота). Данные взяты нами из надежных технических справочников.
2. Теплота сгорания угля сильно зависит от месторождения. Мы приводим данные из реальных сертификатов на партии угля. У кузбасского сортового каменного угля теплота сгорания 5300 ккал/кг, у балахтинского бурого угля 4600-5000 ккал/кг, а у дальневосточного новошахтинского угля 3000 ккал/кг.
КПД котла
: чем он ниже, тем больше мы должны сжечь топлива, тем выше цена «полезной» гигакалории, попавшей в систему отопления здания.
Если счетчики тепла стоят на входе в дом, можно считать, что КПД центрального отопления близко к 100%, то же самое и для электричества.
Отопление углем с помощью Терморобота является самым дешевым автоматизированным автономным способом отопления .