Теплоэнергия: как рассчитать гигакалории отопления

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:

1. 1. Квартира в многоэтажном доме. Расчет гигакалорий в первую очередь ведется в целях учета, позволяя потребителям решать как минимум две важные задачи. Так, точное измерение затрачиваемой тепловой энергии позволяет жильцам многоквартирных зданий не переплачивать за неиспользованное тепло, как это часто случается в домах, не оборудованных специальными счетчиками. Кроме того, зная точные объемы потребления тепла, можно подобрать оборудование с определенным мощностным потенциалом, что также поможет сократить расходы и предотвратить преждевременный износ рабочих узлов отопительной системы.
2. 2. Частный коттедж. В этом случае подсчет гигакалорий имеет такое же большое значение, как и тип используемых во время отопительного сезона энергоресурсов. А все потому, что разные источники энергии имеют отличную стоимость, которая может корректироваться в зависимости от региона проживания. Чаще всего для отопления частных домов используются природный (метан) или сжиженный (смесь пропана и бутана) газ, каменный или древесный уголь, ДТ, прессованные пеллеты из торфа, опилок и других отходов, а также электричество.

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.

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:

• Счетчики крыльчатого типа. Очень распространенный прибор, который применяется не только для оснащения отопительных систем, но и для разводки горячего водоснабжения. Конструкция этого счетчика базируется на термоустойчивом крыле, которое приводится в движение за счет циркуляции жидкости в магистрали, магните перманентного типа и противомагнитном защитном экране, предотвращающем любые сбои и попытки задержки вращающего механизма. Этот прибор считается самым простым, но в его высоком уровне надежности не приходится сомневаться.
• Более сложные приборы, способные фиксировать перепады, работа которых базируется на гидродинамическом законе Бернулли. Обычно такие счетчики оснащаются сложными автоматическими модулями управления, что отражается на их стоимости, поэтому они устанавливаются гораздо реже, чем крыльчатые измерительные 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:

• V — общий объем расходуемой воды (горячей) в системе отопления, который может измеряться как в тоннах, так и в кубометрах.
• T1 — энтальпия, под которой подразумевается температура горячего водоснабжения в магистрали при наличии рабочего давления. Если отопительные приборы не могут похвастаться наличием датчиков для измерения давления, то тогда принято брать за основу максимально приближенное к нему значение, соответствующее 60−65 градусам Цельсия.
• T2 — температура холодной воды, попадание которой в общую магистраль практически невозможно. По этой причине для выполнения расчетов принято использовать условные значения, ставшие постоянными величинами, которые напрямую зависят от сезонности и температуры воздуха внешней среды. Так, во время отопительного сезона принимается показатель, соответствующий 5 градусам Цельсия, в то время как в летний период его повышают до 15 градусов.
• Q — общий объем теплоэнергии в системе отопления.

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.

https://youtube.com/watch?v=l0SyDM2sk2s

Для этих вычислений подойдет формула ((V1 (T1-T)-(V2 (T2-T))=Q, где:

• V1 — общий расход рабочей жидкости или пара в магистрали, обеспечивающей подачу теплоносителя.
• V2 — расход воды или пара при выходе из отопительных приборов (обратка).
• T — температура холодной воды в системе отопления.
• T1 — температура теплоносителя в трубе, обеспечивающей его подачу.
• T2 — температура воды или пара на выходе из радиаторов и системы.
• Q — общий расход тепловой энергии.

Как видно, для установок с контурами закрытых типов, помимо стандартных показателей, приходится учитывать еще и температурный режим в магистралях подачи и обратки теплового носителя, в качестве которого используется не только горячая вода, но и пар.

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. 1. ((V1 (T1-T2)+(V1-V2)(T2-T1))/1000=Q;
2. 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.

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.