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?
- 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.
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 (~1,2 рубля/кВт). https://tarif.nso.ru/.
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.
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.
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.
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.
Приведем пример расчета расходов топлива на отопление дома
При сжигании 50 кубометров природного газа, получаем 500 кВт
за 24 часа это ~21 кВт/час.
Этим количеством энергии можно отопить 100 м² жилья зимой в течение двух холодных дней:
100 м² * 0,1кВт/м² * 24часа=240 кВт в день
500кВт / 240кВт = ~2 дней
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.
Чем выгоднее отапливать дом: газом или электричеством? Простой расчет
Водяное отопление
Очень часто люди задаются вопросом: чем дешевле отапливать дом? Что дешевле в использовании-свет или газ? И если газ все-таки экономичнее, то насколько существеннее разница в цене? Эти вопросы возникают главным образом потому, что счета за газ и за свет мы получаем в разных единицах измерения. За электричество мы платим столько, сколько киловатт в час насчитал счетчик.
Оплата за газ производится за каждый кубический метр природного газа. Поэтому не так просто подсчитать, что дешевле: газ или электричество. Разберем этот вопрос подробно.
В чем измеряется газ?
Природный газ измеряется в:
- кубометрах (метр в кубе);
- килоджоулях (кДж);
- калориях (кал).
Для газа существует такое понятие, как удельная теплота сгорания. Он измеряется в килоджоулях. В разных источниках эти цифры варьируются от 33500 до 36000 килоджоулей на один кубометр. В чем причина? Газ, как и все остальные энергоносители имеет разную энергоемкость.
Все зависит от того, как он добывается и обрабатывается. Удельная теплота сгорания газа различается в зависимости от того, в какой стране его добывают, так как везде его добычу и обработку производят разными способами.
Так же для газа существует такое понятие, как калорийность. В некоторых странах счета за газ приносят не в кубометрах, а в калориях. У большинства людей слово калории ассоциируется с питанием. Но на самом деле калорийность есть не только у блюд.
Калория является единицей энергии, которую необходимо потратить для того, чтобы нагреть один грамм воды на один градус при давлении в одну атмосферу. Калория-стандартная единица измерения энергии.
Как перевести газ в киловатты?
Для того, чтобы узнать, что дешевле: газ или электричество, нужно перевести газ в киловатты. Вот что нужно для этого сделать:
- Для того, чтобы сосчитать, сколько мощности можно выделить с одного кубометра газа, нужно теплоту сгорания поделить на время. Время здесь измеряется в секундах. То есть 33500 килоджоулей нужно разделить на 3600 секунд (1 час времени). Получается приблизительно 9,3 киловатт. Столько мощности можно выделить из одного куба природного газа за час времени.
- Один киловатт энергии – это один киловатт тепловой энергии. Один кубометр газа – это 9,3 киловатт тепловой энергии. Таким образом получается, что для того, чтобы узнать, чем дешевле отапливать дом, нужно стоимость газа поделить на 9,3 киловатта. Эту сумму можно сравнить со стоимостью электроэнергии.
Но не стоит забывать, что современные газовые котлы не имеют стопроцентного коэффициента полезного действия. Современные, настенные, конвекционные котлы имеют КПД приблизительно девяносто процентов. Не стоит обращать внимания на то, что в техническом паспорте указывается более высокая цифра 92, 94% или больше.
Такие показатели возможны только при условии, что у вас:
- идеальный газ;
- котел работает на полную мощность.
В остальных случаях КПД будет чуть ниже. Примерно девяносто процентов. С электрокотлами все намного проще. Их коэффициент полезного действия около девяноста девяти процентов в зависимости от производителя.
Теперь подсчитаем, какую полезную мощность можно выделить с одного кубометра газа:
- Нужно 9,3 киловатта умножить на коэффициент 0,9 (то есть 90 %). Получается 8,37 киловатт полезной мощности. Эта та гарантированная мощность, которую мы получим с одного газового котла.
- Теперь можно стоимость газа поделить на 8,37 киловатт. Полученную цифру можно сравнить со стоимостью за один киловатт электроэнергии.
- Цену за один киловатт электроэнергии легко сравнить с ценой за один киловатт газа. Таким образом можно вычислить, что дешевле: газ или электричество.
Тарифы
Во многих странах есть сложная система по тарификации электричества. Порой выбрать тариф за электричество так же сложно, как выбрать тариф сотового оператора. Есть тарифы, в которых используется несколько степеней мощности по разным ценам. Есть специальные тарифы для отопления, ночные тарифы. Все зависит от того, где вы проживаете и какие у вас условия.
Придерживайтесь основных условия, что 1 КВт электроэнергии равен 1 КВт тепловой энергии. Это поможет вам посчитать точную разницу.
Калории
Для тех, кто получает счета за газ в потребляемых калориях, все намного сложнее. В каждой стране существует свой регулирующий орган, который внедряет свои единицы обозначения или свои коэффициенты. То есть один киловатт-это приблизительно столько-то калорий. Например, вот так считают калории в Украине:
1 КВт/ч = 0,86 Мкал = 3,6 МДж.
1 Мкал = 1,16 КВт/ч = 4,19 МДж.
В каждой стране свое обозначение коэффициентов. Если вы получаете счета в калориях, то эти коэффициенты могут меняться. Но найдя информацию о том, сколько это количество калорий будет в киловаттах, вы сможете подсчитать чем дешевле отапливать дом.
Теперь вы сможете подсчитать во сколько вам обойдется отопление электроэнергией и во сколько-отопление газом. Цена за подведение газовой трубы к дому сейчас порой доходит до пятисот, а то и до семисот тысяч рублей. Вы можете подсчитать, через сколько вам окупиться эта инвестиция. Если вам предлагают подключить газ за бешеные деньги, то вы всегда можете отказаться от этого и отапливать дом электричеством.