Kolik energie je potřeba k ohřátí 1 litru vody o 1 stupeň?

Neustále spotřebováváme energii, ohříváme vodu, vytápíme místnost, jezdíme autem a potřebujeme přesně odhadnout její spotřebu.
Abyste ho ale mohli spotřebovávat efektivněji, musíte vědět, kolik energie konkrétní druh paliva obsahuje a kolik stojí.

Co je to energie a jak se liší od tepla?

• zářivý;
• na pevném těle;
• proudění.

Nejúčinnějším způsobem přenosu tepla je sálání, protože je možné dosáhnout maximálního teplotního gradientu mezi chlazeným a ohřívaným tělesem až několik tisíc stupňů a tím i vysokých rychlostí přenosu tepla.

V jakých jednotkách se energie měří?

Měří se v joulech, kaloriích a wattech.

Historicky fyzici počítají práci, energii a množství tepla v joulech. Topenáři počítají teplo pro vytápění domu v kaloriích, zatímco elektrikáři a energetici počítají energii ve wattech. Kalorie jsou tepelný tok, protože tato energie se počítá za určitou dobu.

Je velmi důležité pochopit, že energii lze utrácet různými způsoby: může to být rychle nebo pomalu.

Měřič tepla počítá spotřebované gigakalorie tepelné energie za měsíc a elektroměr počítá watty elektrické energie spotřebované za měsíc. Ale nejen watty, ale kilowatty (kW) spotřebované za jednu hodinu (kW/hod).

Zdroje energie a cena 1 kW.

Kolik je obsaženo v 1,0 kg uhlí, benzínu, plynu, motorové nafty, palivového dřeva a náklady na palivo na 1 kW vyrobeného tepla. Znáte-li tato čísla, můžete porovnat prémii, za kterou jej společnosti tepelného hospodářství prodávají. V Novosibirsku se prodává za oficiální tarif za 1300,07 rublů/gcal (~1,2 rublů/kW). https://tarif.nso.ru/.

Pro zjednodušení výpočtů můžeme předpokládat, že 1,0 litru motorové nafty, 1,0 litru benzínu, 1,0 litru propanu a také 1,0 metru krychlového zemního plynu poskytuje asi 10 kW energie.

A. Černé uhlí.

1,0 kg uhlí obsahuje 7-8 kW energie, 0,375 rublů/kW.

Cena 1 kg uhlí = 3 rubly. (Novosibirsk, 2018). Náklady na 1,0 kW energie získané spalováním uhlí budou:

1,0 kg = 3,0 rub./8 kW = 0,375 rub./kW.

Náklady na 1,0 Gcal tepla získaného spalováním uhlí budou:

375/0.8598 = 322 rublů

B. Palivové dříví.

1 kg palivového dřeva obsahuje přibližně 2,5 kW energie, 0,716 rublů/kW.

Průměrné náklady na palivové dříví v Novosibirsku jsou 1 200 rublů. na 1,0 m³. Hmotnost 1,0 m³ březového palivového dřeva je přibližně 670 kg. To znamená, že 1,0 kg palivového dřeva stojí v průměru asi 1,79 rublů.

K získání 1 kW/h tepelné energie se spotřebuje přibližně 0,4 kg palivového dřeva:

Náklady na 1,0 kW/hod tepelné energie při spalování dřeva jsou přibližně:

B. Zemní (hlavní) plyn metan.

1 m³ obsahuje přibližně 10 kW energie, 0,584 rublů/kW.

Cena zemního plynu v Novosibirsku je 5,835 XNUMX rublů/m³.

Pro výrobu 1,0 kW/hod. Na tepelnou energii se spotřebuje přibližně 0,1 m³ plynu. V souladu s tím jsou náklady na výrobu 1,0 kW tepelné energie pomocí zemního plynu přibližně:

5,835 rub./m³ *0,1 m³ = 0,5835 rub.

Náklady na 1,0 Gcal tepla získaného spalováním plynu budou:

583,5/0.8598 = 501,7 rub.

G. Zkapalněný plyn.

K získání tepelné energie 1 kW/hod se spotřebuje cca 0,1 kg zkapalněného plynu (v závislosti na účinnosti kotle apod.). 1,0 litru zkapalněného plynu stojí v Novosibirsku 25 rublů. Tito. 1,0 kW v tomto případě stojí přibližně 2,5 rublů.

D. Kapalné palivo (nafta).

Náklady na 1,0 litru motorové nafty v Novosibirsku jsou 45 rublů.

K získání 1,0 kW/hod tepelné energie se spotřebuje cca 0,1 litru motorové nafty (v závislosti na účinnosti kotle apod.). Tito. 1,0 kW stojí přibližně 4,5 rublů.

Jak vypočítat energii potřebnou k ohřevu vody.

Počáteční údaje. Voda se ohřeje z 0,0 °C (T1) na 100 °C (T2). Rozdíl je 100°.

1. Určete, jak dlouho trvá ohřev 1000 litrů vody ohřívačem o výkonu 10 kW.

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 hodin.

• t – čas (v hodinách)
• V – objem nádrže (litry);
• T2 – teplota ohřáté vody;
• T1—počáteční teplota studené vody;
• W je elektrický výkon topného tělesa (kW).

2. Stanovme si výkon topného tělesa potřebný k ohřevu 1000 litrů vody z nuly na 100°C za den.

W= (0.00117 x V x (t2 – t1))/ T = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 24 = 4,875 kilowattů za hodinu.

Za jeden den musíte utratit:

4,875 x 24 hodin = 117 kilowattů energie.

3. Při ohřevu jednoho litru vody o jeden stupeň se spotřebuje 1,17 W energie.

K ohřátí 1 litru vody na 100°C potřebujete:

117 000 W / 1000 117 l = XNUMX wattů energie

Ukazuje se, že na ohřátí 1 litru vody o 1 °C je potřeba spotřebovat 1,17 W.

117W / 100°C = 1,17 W/litr

Zapamatujme si tento údaj, ukazuje, kolik energie bude vynaloženo na ohřev 1,0 litru vody v konvici z nula stupňů na 100 °C. Pokud je výkon běžné konvice 1,0 kW (za hodinu), bude doba ohřevu přibližně 7 minut.

Pro zjednodušení výpočtů můžete zaokrouhlit množství energie vynaložené na ohřev 1,0 litru vody na 1,0 W, abyste si v hlavě rychle udělali všechny potřebné výpočty o nákladech na energii na ohřev vody, době ohřevu a také výkonu. k tomu potřebné.

4. Příklad výpočtu bez zohlednění energetických ztrát.

Za jak dlouho ohřejete 1000 litrů vody na teplotu od 10°C do 80°C 20kW kotlem?

Vytápění vyžaduje spotřebu energie:

(T2 – T1) *1kW=(80-10)x1= 70 kW

S výkonem kotle 20 kW se to stane prostřednictvím:

70 kW/20= 3,5 hodiny.

5. Uveďme příklad výpočtu spotřeby paliva na vytápění domu.

Při spálení 50 kubíků zemního plynu získáme 500 kW

za 24 hodin je to ~21 kW/hod.

Toto množství energie dokáže v zimě vytopit 100 m² bydlení na dva chladné dny:

100 m² * 0,1 kW/m² * 24 hodin = 240 kW za den

500 kW / 240 kW = ~2 dny

Jak je uvedeno výše, jeden krychlový metr metanu při spalování uvolňuje asi 10 kW energie (~10 kcal). Podle stavebních předpisů je spotřeba (v průměru na Sibiři) regulována na 1,0 kW na 10 m² plochy (100 W/m²) při výšce místnosti do ~3 m a při venkovní teplotě -40°C. V souladu s tím odhadovaná spotřeba plynu při navrhování vytápění domu o ploše 100 m² v chladné zimě (pokud je po celou dobu -40 ° C) za měsíc:

1 m³ x 24 hodin x 30 dní = 720 m³/měsíc.

Vzhledem k tomu, že po celou dobu není -40 °C, přibližná vypočítaná spotřeba v praxi se sníží 2krát a bude přibližně 360 m³, což při ceně plynu asi 6 rublů. bude 2160 rublů/měsíc.

Tepelné ztráty, potažmo spotřeba plynu, samozřejmě závisí i na zateplení domu.

Dále je nutné počítat s náklady na plyn na ohřev teplé vody a vaření.

Náklady na energii v kW uvolněné při spalování plynu budou 6 rublů/10 kW = 0,6 rublů/kW. A náklady na elektřinu jsou dnes 3,0 rublů / kW. Proto je 5x levnější vařit na plynovém sporáku než na elektrickém.

Srovnání nákladů na vytápění.

Na dům 100 m². Náklady na energii v závislosti na jejím zdroji a nákladech na vytápění za topnou sezónu, která je v Novosibirsku 8 měsíců (v cenách roku 2018), jsou uvedeny v tabulce.