Что это за единица – гигакалория? Как она связана с более привычными киловатт-часами тепловой энергии? Какие данные необходимы для расчета полученного помещением тепла в гигакалориях? Наконец, по каким формулам выполняется расчет? Попробуем ответить на эти вопросы.
Наша задача – научиться считать собственные расходы.
Что это такое
Начнем со смежного определения. Калорией называется количество энергии, необходимое для нагрева 1 грамма воды на 1 градус по шкале Цельсия при атмосферном давлении.
Поскольку по сравнению с затратами тепла на обогрев помещений одна калория – величина смехотворно малая, в расчетах обычно используется гигакалория (Гкал), равная одному миллиарду (10^9) калорий.
Использование именно этой величины предусмотрено “Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя”, изданными Министерством топлива и энергетики РФ в 1995 году.
Справка: средний норматив потребления тепла по России – 0,0342 гигакалории на квадратный метр общей площади жилья в месяц.
Нормы для разных регионов отличаются в зависимости от климатической зоны и определяются местными законодательными органами.
Что такое Гкал в отоплении в более привычных нам величинах?
- Одной гигакалории достаточно для нагрева 1000 тонн воды на один градус.
- Она соответствует 1162,2222 киловатт-часам.
Расчет тепловой энергии в случае отопления ведется в гигакалориях.
Зачем это нужно
Многоквартирные дома
Все очень просто: гигакалории используются в расчетах за тепло. Зная, сколько тепловой энергии осталось в здании, потребителя можно выставить вполне конкретный счет. Для сравнения – при работе центрального отопления без счетчика счет выставляется по площади отапливаемого помещения.
Наличие теплосчетчика подразумевает горизонтальную последовательную или коллекторную разводку труб отопления: в квартиру заведены отводы стояков подачи и обратки; конфигурация внутриквартирной системы определяется владельцем. Такая схема характерна для новостроек и, среди прочего, позволяет гибко регулировать расход тепла, выбирая между комфортом и экономией.
Горизонтальная коллекторная разводка в квартире.
Как осуществляется регулировка?
- Дросселированием самих отопительных приборов. Дроссель позволяет ограничить проходимость радиатора, снизив его температуру и, соответственно, затраты тепла.
- Установкой общего термостата на обратном трубопроводе. Расход теплоносителя будет определяться температурой в помещении: при охлаждении воздуха он будет увеличиваться, при нагреве – уменьшаться.
Частные дома
Владельцу коттеджа интересна прежде всего цена гигакалории тепла, полученной из разных источников. Мы позволим себе привести примерные значения для Новосибирской области для тарифов и расценок 2013 года.
Источник тепла
Стоимость гигакалории с учетом транспортных расходов и КПД отопительной установки, рубли
Природный газ
501
Каменный уголь
520
Пеллеты (гранулированные опилки)
1754
Электроэнергия
4230
Сжиженный газ
3225
Дизельное топливо
3268
Для сравнения: центральное отопления на момент сбора статистических данных обходилось в 1467 рублей за гигакалорию.
Счетчики
Какие данные нужны для учета тепла?
Догадаться несложно:
Для измерения расхода используются счетчики двух типов.
Счетчики с крыльчаткой
Предназначенные для отопления и ГВС счетчики отличаются от использующихся на холодной воде лишь материалом крыльчатки: он более стоек к высоким температурам.
Сам механизм – тот же:
- Поток теплоносителя заставляет вращаться крыльчатку.
- Она передает вращение механизму учета без непосредственного взаимодействия, посредством постоянного магнита.
Несмотря на простоту конструкции, счетчики имеют достаточно низкий порог срабатывания и неплохо защищены от подтасовки данных: любая попытка затормозить крыльчатку внешним магнитным полем упрется в наличие у механизма антимагнитного экрана.
Механический счетчик для ГВС и отопления.
Счетчики с регистратором перепада
Устройство второго типа счетчиков основано на законе Бернулли, который утверждает, что статическое давление в потоке жидкости или газа обратно пропорционально его скорости.
Как использовать эту особенность гидродинамики для подсчета расхода теплоносителя? Достаточно преградить ему путь подпорной шайбой. Падение давления на шайбе будет прямо пропорционально скорости потока через нее. Регистрируя давление парой датчиков, несложно в реальном времени вычислять расход.
Любопытно: устройство счетчика подразумевает наличие в нем электроники.
Большая часть моделей счетчиков этого типа выдает не только сырые данные – расход воды и ее температуру – но и высчитывает фактическое использование тепла.
Управляющий модуль таких устройств имеет порт для подключения к компьютеру и может перенастраиваться своими руками под изменившуюся схему расчетов.
А что, если речь идет не о закрытом контуре отопления, а об открытой системе с возможностью отбора ГВС? Как регистрировать расход горячей воды?
Решение очевидно: в этом случае подпорные шайбы и датчики давления ставятся и на подающий, и на обратный трубопроводы отопления. Разница расхода теплоносителя между нитками и будет указывать на то количество горячей воды, которое было использовано на хознужды.
На фото – электронный теплосчетчик с регистрацией перепада давлений на шайбах.
Формулы
Как рассчитать Гкал на отопление при наличии счетчиков на обеих нитках для открытой (с ГВС) или закрытой (без ГВС) системы?
Формула расчета имеет вид Q=((V1*(T1-T))-(V2*(T2-T)))/1000.
В ней:
- Q – искомое количество тепловой энергии в гигакалориях.
- V1 и V2 – расход теплоносителя через подачу и обратку в тоннах.
Полезно: счетчики по понятным причинам показывают расход в кубометрах, а не в тоннах.
Фактическая масса кубометра горячей технической воды несколько отличается от одной тонны; но разница на фоне погрешностей счетчика пренебрежимо мала, поэтому можно смело использовать показания счетчика в кубометрах.
- Т1-температура на входе в контур (подача).
- Т2 – температура на выходе из контура (обратка).
- Т – температура холодной воды, подпитывающей трассу для компенсации потерь. В отопительный сезон она принимается равной +5 С, вне сезона – +15 С.
- Деление на 1000 необходимо именно для того, чтобы получить результат не в мега-, а в гигакалориях. В противном случае нам пришлось бы пересчитывать расход воды в тысячи тонн.
Так, при расходе счетчика на подаче в 52 м3, на обратке в 44 м3, температурах подачи 95 С и обратки 70 С в доме останется ((52*(95-5))-(44*(70-5)))/1000=1,82 Гкал тепла.
Датчики расхода и температуры стоят на обеих нитках.
Заметьте: расход воды оплачивается отдельно.
Мы считаем лишь расход тепловой энергии.
Как выглядит инструкция по расчетам, если у вас стоит лишь один счетчик – на подаче? Разумеется, подразумевается, что мы говорим о закрытой системе (без ГВС).
Формула расчета имеет вид Q=V*(T1-T)/1000.
Например, при расходе воды в 52 м3 и температуре теплоносителя в 95 С на подаче в квартире останется 52*(95-5)/1000=4,68 гигакалории.Как легко заметить, такая система подсчета куда менее выгодна потребителю.
Промежуточное решение для закрытых систем – один датчик расхода и два термодатчика. Расчет выполняется по первой формуле; V1 берется равным V2.
Заключение
Надеемся, что предложенная вниманию читателя информация поможет ему сэкономить на отоплении. Как всегда, дополнительные тематические материалы можно найти в прикрепленном видео. Успехов!
