Расход газа на отопление дома 200 м2: Средний расход газа на отопление дома

Содержание

особенности расчета, примеры и рекомендации

При проектировании системы отопления для дома, владельцы обязаны предварительно знать, во сколько обойдется обогрев их жилплощади в процессе эксплуатации. В конечном итоге может быть так, что система отопления будет банально нерентабельна в случае неправильного выбора оборудования, неграмотного составления проекта или слабой теплоизоляции стен. Поэтому важно правильно просчитать расход газа на отопление дома на 200 м2. От полученной цифры уже можно отталкиваться и приступать либо не приступать к проектированию и покупке оборудования.

Считаем расход газа на отопление дома на 200 м2

Одно из главных значений в формуле при подсчете — это мощность оборудования. Без него невозможно определить расход газа на отопление дома на 200 м2. Подбирают котел исходя из площади дома, а при расчете расхода ориентируются на самую низкую температуру воздуха за окном. Полученное значение делится пополам, ведь на улице не всегда минусовая температура. Так и расход будет варьироваться приблизительно в таких же пропорциях.

Определение мощности котла

При подсчете расход сжиженного газа на отопление дома на 200 м2 в первую очередь определяют мощность котла. Предполагается, что на каждые 10 квадратных метров площади отопления нужен 1 кВт мощности. Исходя из того что значение нужно делить пополам, берем половину — это 50 Ватт в час на один квадратный метр. На 100 метров площади нам необходимо 5 кВт мощности; на 200 метров — 10 кВт. Это значит, что при выборе отопительного котла нам необходимо искать модели с мощностью 12-15 кВт. Рекомендуется выбирать оборудование с запасом. Если выбрать котел мощностью 10 кВт, то он должен справляться со своей задачей, но если где-то теплопотери в доме будут выше ожидаемых, то котел будет работать на пределе своих возможностей и не всегда сможет обеспечить должное отопление.

Форума расхода природного газа на отопление дома на 200 м2

Есть специальная формула, по которой необходимо проводить расчет:

А = Q / q * B.

В этой формуле:

A — количество газа в час, которое следует определить.
Q — требуемая для обогрева мощность (в нашем случае она будет равна 10 кВт).
q — минимальная удельная теплота. Этот параметр зависит от марки используемого газа. Если в вашем газопроводе используется газ марки G20, то это значение будет равно 34.02 МДж/куб. Его нужно перевести в киловатты по формуле: 1 МДж = 0,277(7) кВт*ч. Оно будет равно 9.45 кВт*ч.
B — КПД нашего оборудования. Значение зависит от котла, который вы выберете. Есть модели на рынке с КДП 80%, 90%, 95%, 98%. Желательно подбирать котел с более высоким КПД. Так расход газа на отопление дома 200 на м2 будет меньше, и за год экономия будет существенная. Как минимум за несколько лет экономия превысит затраты на более высокую стоимость котла с высоким КПД. Предположим, что вы выбрали модель с КПД 95%. Однако проценты мы не можем ставить в формулу. Поэтому берем коэффициент 0.95 и его используем.

Все цифры нам известны. Теперь нужно просто подставить их в формулу:

А = 10 / 9,45 * 0,95 = 1,0053 куб. м/час.

Это значит, что средний расход газа на отопление дома на 200 м2 составляет 1 кубометр в час. Но это при условии, что вы используете котел с КПД 95%, а в вашем газопроводе находится газ марки G20. В противном случае значения в формуле необходимо поменять, результат будет немного другим.

Суточный и месячный расходы

Теперь нам остается умножить полученную цифру на 24, и мы получим суточный расход газа при условии непрерывной работы оборудования. Далее умножаем значение на 30 и получаем месячный расход газа. В нашем случае расход будет равен 720 кубометрам. В принципе, это реальный расход газа на отопление дома 200 м2, вам остается узнать стоимость одного кубометра для вашего региона и посчитать, в какую сумму это обойдется.

Расчет сжиженного газа

Приведенная выше формула будет работать и для сжиженного газа. Единственное отличие — это другая теплопроводность самого газа. Поэтому здесь параметр q принимается равным 46 МДж на килограмм или 12.8 кВт на килограмм. Оставим КПД котла равным 95. Подставляем значения в формулу и получаем:

А = 10 / 12,8 * 0,95 = 0,74 кг/час.

Сжиженный газ всегда считают в килограммах. Затем значение переводят в литры. Для этого полученное значение нужно разделить на 0.54. В нашем случае получается расход 1,37 литра газа в час. Далее уже по привычной схеме:

Суточный расход сжиженного газа будет равен 33 литрам.
Месячный расход равен почти тысяче литров.

При этом стоит учесть, что в стандартном баллоне находится всего 42 литра. Такого баллона хватает приблизительно на сутки. Чтобы понять, сколько баллонов нам нужно, просто поделите количество газа на сезон на 42. Далее, зная стоимость баллона сжиженного газа, можно посчитать, в какую сумму обойдется отопление дома.

Однако не обязательно покупать баллоны. Можно использовать газгольдер. Расход газа на отопление дома на 200 м2 в данном случае отличаться не будет. Просто закачать сразу большой объем газа в газгольдер на целый сезон будет выгоднее, чем покупать большое количество баллонов.

Сокращение расхода

Это известно: если хорошо утеплить дом, то расход горючего для обогрева существенно сократится. Поэтому перед началом выбора и установки оборудования и прокладки магистральных путей необходимо хорошо утеплить дом: стены, крышу и чердак, пол, произвести замену окон, сделать герметичный контур уплотнения на дверях.

Особое внимание стоит уделить крыше и окнам. Предполагается, что из 100% потерянной теплоты 35% уходит через крышу, около 25% теряется на окнах. Поэтому используйте лучшие теплоизоляционные материалы и хорошие стеклопакеты, которые отличаются низким коэффициентом теплопроводности. Дешевые стеклопакеты сразу видно: их алюминиевый или стальной «скелет» зимой всегда очень холодный, и непосредственно через него теряется много тепла. Даже сами стекла так сильно не пропускают теплоту, как это делает металлический профиль, на котором эти стекла держатся.

Теплый пол или обычные батареи

Также и правильный проект отопления играет немаловажную роль. Подсчитано, что грамотно спроектированный и реализованный теплый пол позволит снизить расход газа. Обычные батареи потребовали бы больше газа для нагрева воздуха внутри помещения до того же уровня. Это обусловлено тем фактом, что благодаря теплому полу тепло поднимается снизу вверх и распространяется по всей площади комнаты. А вот обычные батареи греют наружную стену, из-за чего их эффективность ниже.

Также норматив температуры пола — 50 градусов, батареи — 90 градусов. Очевидно, что полы будут более эффективны и экономичны. Да, проект и укладка полов обойдется дороже, но разница в цене окупится очень скоро.

Используем современную автоматику

Ну, и очевидные вещи: экономить газ можно, грамотно настроив обогрев по времени. Например, если вас нет дома с утра до вечера, то в котле (если он поддерживает такую функцию) можно выставить на термостате невысокую температуру и запрограммировать прибавку мощности к определенному времени. А если вас не бывает дома неделями или даже месяцами, то в идеале нужно выставить температуру теплоносителя на 3-5 градусов. И пусть в доме будет холодно. Главное, чтобы не замерзали трубы.

Современные технологии в этом плане ушли далеко вперед. На многие котлы можно установить современную автоматику, которая позволит управлять устройством дистанционно. Можно со своего смартфона задавать команду котлу на изменение режима, находясь на работе. Для этого устанавливаются на оборудование специальные GSM-модули. И подобных умных систем много. При грамотном их использовании реальный расход на отопление можно снизить. Иногда экономия может достигать 30, 40 и даже 50%. Конечно, это зависит от того, как часто вы бываете дома и какова температура за окном.

Расход газа на отопления дома 100 м2

Для каждого владельца большого частного дома зимний период означает серьезное испытание для отопительного оборудования, а также для семейного бюджета. Значительные жилые площади требуют немалых затрат для постоянного поддержания комфорта на заветных квадратных метрах. В этой статье мы подробно узнаем, каков реальный расход газа на отопления дома 100 м2, а также дадим практические советы, как в домашних условиях оптимизировать работу отопительной системы.

Теоретики и практики сходятся в едином мнении о том, что мощность отопителя, устанавливаемого в доме или квартиры, должна выбираться таким образом, чтобы на 10 квадратных метров приходился 1 кВт номинальной мощности котла. Отсюда становится очевидно, что расход газа на отопления дома 100 м2 рассчитывается на основании интенсивности потребления топлива соответствующим газовым агрегатом.

Необходимый нам котел должен выделять 10 кВт тепловой энергии в час. Эту цифру необходимо умножить на 24 часа и 30 дней. В итоге, мы получаем 7200 кВт – количество тепловой энергии, производимое котлом в течение 1 месяца отопительного сезона.

Эксперты делят эту цифру пополам, поскольку на практике в среднем котел функционирует на уровне половины своих возможностей. Если предположить, что отопительный сезон длится около семи месяцев, то данную цифру (3600 кВт) необходимо умножить на 7 месяцев. В результате, мы получим 25200 кВт тепловой энергии за весь отопительный сезон. От этой цифры и стоит и отталкиваться, определяя расход природного газа на полноценное отопление дома 100 м2. Если учесть, что киловатт тепловой энергии на сегодняшний день стоит порядка 0.27 рубля – годовые финансовые издержки на отопления дома вычисляются весьма просто.

Аналогичным методом можно оценить расход газа для отопления дома 200 м2. Упрощенно, количество необходимой тепловой энергии можно получить, умножив 25200 кВт на 2. Тем не менее, стоит учитывать при расчете архитектурные параметры строения, характер тепловой изоляции, климатические особенности конкретного региона, КПД оборудования и массу других факторов.

Теперь вы имеет представление о том, каков расход газа на отопление дома определенной площади. Вышеприведенный алгоритм расчета позволяет вычислить этот показатель в киловаттах. Вы также можете узнать предполагаемый расход, ориентируясь на данные из технического паспорта. Каждый производитель указывает уровень потребления газа конкретным котлом. Зная эти цифры из расчета на 1 час, вы легко вычислите годовой бюджет на «голубое топливо», необходимый для отопления конкретного дома.

Что же касается рекомендаций по поводу экономии, то наиболее важная из них такая – корректно подбирайте оборудование конкретно для вашего дома. Так вы сможете избежать фатальной ошибки – покупки неподходящего нагревательного оборудования. Также имеет смысл позаботиться о теплоизоляции своего дома, об установке системы «теплый пол», об агрегации техники с внешними датчиками и о массе других возможностей сделать расход газа оптимальным для комфортного отопления вашего жилья.

Учебник по энергетике для студентов AP, изучающих экологические науки – AP Central

Даже практикующим ученым и инженерам понятия и терминология в области энергетики иногда могут показаться запутанными и двусмысленными. Путаница возникает из-за того, что в разных дисциплинах часто используются разные системы измерения и специализированная лексика, уникальная для конкретной отрасли. Ситуация может быть особенно неприятной для начинающего студента-эколога, который, возможно, не закончил даже первый курс физики. И проблема не решается типичным учебником по окружающей среде, в котором энергетические термины вводятся лишь фрагментарно по мере необходимости в контексте конкретной экологической темы. Таким образом, начинающий студент, изучающий науку об окружающей среде, часто получает фрагментарное, запутанное и неудовлетворительное введение в концепции и терминологию в области энергетики. Это вызывает особую тревогу, поскольку использование энергии лежит в основе большинства экологических проблем. Более того, эколог должен уметь общаться с людьми из самых разных областей. Соответственно, он или она должны быть знакомы с различными системами измерения и уметь легко переходить из одной в другую. Эта статья представляет собой краткое введение в основные системы измерения, используемые в науке и технике, с особым акцентом на термины, связанные с энергией, полезные для экологов.

Системы измерения

В мире широко используются две системы измерения: обычная система США (USCS, ранее называвшаяся британской системой) футов, фунтов и секунд, используемая в повседневном использовании в Соединенных Штатах, и метрическая система метров. , килограммы и секунды, используемые повсеместно. В 1960 году метрическая система была принята международным комитетом в Париже в качестве всемирного стандарта для науки и теперь называется Système International или SI. США — единственная крупная страна, которая до сих пор использует британскую систему измерения (даже Великобритания перешла на метрическую!), но эта система прочно укоренилась в американском обществе и вряд ли скоро упадет. Подмножеством метрической системы является система сантиметр-грамм-секунда (cgs), которая обычно используется в атомной физике и химии.

Все физические величины, такие как скорость, ускорение, сила, импульс и энергия, в конечном итоге могут быть выражены в терминах трех основных единиц длины, массы и времени. Эти три величины называются фундаментальными единицами , потому что они могут использоваться для определения всех других элементов в конкретной системе измерения. В таблице ниже приведены основные единицы для трех распространенных систем измерения.

Система	Длина	Масса	Время
СИ (мкс)	метр	килограмм	секунд
СИ (сгс)	см	грамм	секунд
USCS (кадр/с)	футов	пуля	секунд

Поскольку единица массы slug встречается редко, USCS называется системой фут-фунт-секунда (fps), но, строго говоря, фунт (lb) является единицей силы, а не массы. И наоборот, в системе СИ единица массы килограмм часто используется для выражения силы (силы тяжести), например, веса человека. В этом смысле удобным коэффициентом преобразования между системами является использование «эквивалента веса» 2,2 фунта для массы в 1 кг.

Работа и энергия

Физики определяют энергию как «способность совершать работу», но в некотором смысле это вызывает вопрос, поскольку сама работа все еще не определена. Термин «работа» в физике определяется как произведение силы на расстояние, на которое действует сила. Таким образом, мы получаем представление о том, что энергия есть свойство, позволяющее перемещать предметы с одного места на другое и тем самым выполнять какой-либо физический труд или «работу». Сама энергия может проявляться в различных формах — например, солнечная энергия, электрическая энергия, химическая энергия, тепловая энергия и ядерная энергия — но суть в том, что все формы могут быть использованы для выполнения работы. Таким образом, все единицы энергии должны быть в конечном счете сведены к единицам работы, т. е. сила x расстояние. Из закона Ньютона мы знаем, что сила равна массе, умноженной на ускорение.

Таким образом, расширяя приведенную выше таблицу, мы имеем:

Система	Сила =	Масса х	Ускорение
СИ (мкс)	ньютон	кг	м/с ²
СИ (сгс)	дина	грамм	см/с ²
USCS (кадр/с)	фунтов	пуля	фут/с ²

И, наконец, у нас есть таблица энергии:

Система	Энергия =	Сила х	Расстояние
СИ (мкс)	джоулей	ньютон	метр
СИ (сгс)	эрг	дина	см
USCS (кадр/с)	фут-фунт	фунтов	футов

Обратите внимание, что хотя ньютон и джоуль названы в честь людей, они не пишутся с заглавной буквы при использовании в качестве единицы измерения. Однако соответствующие символы (N и J) пишутся с заглавной буквы при независимом использовании.

Ньютон

Единица силы в системе СИ, ньютон (Н), конечно же, названа в честь Исаака Ньютона. Из вышеизложенного мы видим, что 1 Н = 1 кг-м/с ² , что эквивалентно примерно 0,225 фунта. Обратите внимание, что 1 Н не равен весу 1 кг.

Джоуль

Подобно единице силы, джоуль (Дж) назван в честь сэра Джеймса Прескотта Джоуля, известного британского ученого 19-го века, который провел множество точных экспериментов с энергией. Один джоуль — это работа, совершаемая силой в один ньютон, действующей на расстоянии одного метра. С практической, бытовой точки зрения джоуль — это относительно небольшое количество энергии, но чаще всего он используется в научной работе. Энергетическая ценность одного большого пончика, например, составляет около 10

6 джоулей.

Калорийность

С помощью серии искусно спланированных экспериментов со шкивами, грузами, гребными колесами и точно измеренными температурами в сосудах с водой Джоуль убедительно продемонстрировал эквивалентность между механической энергией и теплотой. До этого времени люди думали, что теплота — это какое-то эфемерное свойство материалов, вроде жидкости, которая высвобождается, когда твердые предметы разбиваются на более мелкие части. Они назвали это свойство калорийность , от которой происходит термин калорий . Джоуль показал, что теплота и механическая энергия эквивалентны, и его тщательные измерения дали нам то, что мы сегодня называем «механическим эквивалентом теплоты»:

1 калория = 4,186 джоуля.

Вы, наверное, помните, что одна калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия. Одна килокалория повысит температуру 1 кг воды на столько же. Килокалория иногда упоминается как «большая» калория и пишется с большой буквы C, а именно как Калория. Очевидно, что такая практика может привести к путанице, поэтому читатель должен постоянно следить за намерением автора, когда он говорит о калориях. Чтобы еще больше запутать проблему, пищевые калории всегда являются «большими» калориями. Таким образом, когда кто-то говорит о 100 калориях в ломтике хлеба, например, подразумевается, что 100 килокалорий или 4,186 x 10

5 Дж будет высвобождаться при сжигании высушенной биомассы.

Содержание энергии в топливе измеряется путем его сжигания до полного истощения и улавливания выделяющегося тепла. Это тепло может передаваться, скажем, сосуду с водой, где измеряется повышение температуры. Знание того, что для повышения температуры воды требуется одна калория на грамм, позволяет определить содержание энергии в топливе в калориях. Затем это число может быть преобразовано в другие единицы энергии с использованием коэффициента преобразования Джоуля.

БТЕ

Другой популярной единицей измерения тепловой энергии является БТЕ (британская тепловая единица). Одна БТЕ – это количество тепла, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту. Используя коэффициенты пересчета 2,2 фунта/кг и 1,8 F°/C°, а также эквивалент Джоуля, мы находим, что:

1 БТЕ = 252 кал = 105 ⁵ Дж.

Одна британская тепловая единица приблизительно соответствует количеству тепла, выделяемому при сжигании одной большой кухонной спички.

BTU обычно используются в Соединенных Штатах для оценки водонагревателей, печей и кондиционеров. Например, типичный бытовой водонагреватель, работающий на природном газе, может иметь мощность 40 000 БТЕ/ч, а печь — вдвое больше, или 80 000 БТЕ/ч. Эти цифры, конечно же, дают скорость, с которой горелки этих агрегатов могут производить тепло. Теплотворная способность топлива часто выражается в британских тепловых единицах на единицу веса. Уголь, например, имеет типичную теплотворную способность 25 миллионов БТЕ/тонну, а нефть – 37 миллионов БТЕ/тонну.

Терм

Газовые компании в США часто измеряют продажи в терминах «тепловых единиц» или термов . Один терм определяется как 100 000 БТЕ, а природный газ при нормальной температуре и давлении имеет теплотворную способность 1 030 БТЕ/фут

3 .

Таким образом, один терм почти равен 100 кубическим футам природного газа:

1 терм = 105 БТЕ / 1030 БТЕ/фут ³ = 97,1 фута ³ ≈ 100 футов ³ .

Газовые компании также используют терминологию «American Engineering» вместо стандартной научной нотации SI. В этих обозначениях латинские сокращения C для 100 и M для 1000 используются в качестве числовых префиксов, но из-за потенциальной путаницы между стандартным научным обозначением C для санти (10 ^-2 ) и М для мега (10 ⁶ ), инженерные сокращения обычно не пишутся с заглавной буквы. Например, 1 ccf = 100 кубических футов, 1 mcf = 1000 кубических футов, а один миллион кубических футов записывается как 1000 x 1000 кубических футов или 1 мм кубических футов.

Мощность

Мощность — это термин, который используется для описания потока энергии. Мощность определяется как «скорость выполнения работы во времени» и обычно измеряется в джоулях в секунду. В системе СИ единицей мощности является ватт (Вт), названный в честь Джеймса Уатта, изобретателя паровой машины.

1 ватт = 1 джоуль в секунду.

В системе СГС за питанием не закреплен отдельный блок. В системе USCS мощность измеряется в «практических» единицах лошадиных сил (л.с.), где 1 л.с. = 550 фут-фунтов/с. Это эквивалентно 746 Вт или около 0,75 кВт.

Возможно, из-за того, что большинство электроприборов оцениваются с точки зрения их требований к мощности, мощность и энергию часто путают, когда речь идет об электрической энергии. Но точно так же, как при заполнении бака вашего автомобиля на заправке вы должны в конечном итоге платить за общее количество прокачанных галлонов, а не за скорость, с которой вы его прокачивали, так и с электричеством мы платим за общее количество джоулей потребленной электрической энергии. , а не мощность или скорость, с которой он был доставлен.

В США электрическая энергия обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч), потому что это практичная единица измерения как для коммунальной компании, так и для потребителя. Соотношение между киловатт-часами и джоулями определить легко:

1 кВтч = 1000 Дж/с x 3600 с = 3,6 x 10 ⁶ Дж.

Опять же, мы видим, насколько мал джоуль с практической точки зрения. Один кВтч — это энергия, необходимая для питания десяти 100-ваттных лампочек в течение одного часа. Средний дом в США потребляет около 10 000 кВтч электроэнергии в год.

Электростанции

Электростанции общего пользования оцениваются по их мощности по выработке электроэнергии. Например, большая угольная или атомная электростанция может иметь мощность 1000 МВт (мегаватт). Нижний индекс «e» на W означает «электрический» и указывает на то, что рейтинг относится к «выходной» мощности установки, а не к потребляемой энергии. Энергия на входе обычно измеряется теплотворной способностью топлива — например, британских тепловых единиц угля. Если установка работает, скажем, с КПД 40 %, то потребление энергии, необходимой для такой установки, можно рассчитать следующим образом:

Вход = Выход/40% = 1000 МВт/0,4 = 2500 МВт = 2500 x 10⁶ Дж/с x 3600 с/ч / 1054 Дж/БТЕ = 8,54 x 10⁹ БТЕ/ч

Если эта энергия обеспечивается за счет угля с теплотворной способностью 25 x 10 ⁶ БТЕ/т, то уголь необходимо будет вводить в количестве:

8,54 x 10⁹ БТЕ/ч / 25 x 10⁶ БТЕ/тонна = 342 тонны/час.

Работая на полную мощность 24 часа в сутки, такая установка потребляла бы около трех миллионов тонн угля в год.

Солнечная энергия

Еще одно ценное использование энергии в анализе окружающей среды связано с солнечной энергией. Солнце, конечно, обеспечивает лучистой энергией все живое на Земле, и скорость, с которой эта энергия поступает, называется солнечный поток , представляющий мощность на единицу площади, полученную в данном месте. В положении на орбите Земли это число составляет около 1400 Вт/м ² и называется солнечной постоянной . Это означает, что плоская панель размером 1 м ², расположенная вне атмосферы Земли и ориентированная перпендикулярно солнечным лучам, будет получать 1400 Дж в секунду солнечной энергии.

Атмосфера поглощает около половины этой энергии, так что 700 Вт/м ² — это примерно максимальное количество, которое достигает Земли в жаркий летний день в тропиках. При усреднении дня и ночи для всех времен года и всех широт это значение дополнительно уменьшается примерно до 240 Вт/м ² как среднее солнечное излучение, получаемое на поверхности Земли. Облачность и другие факторы еще больше снижают эти цифры. В США, например, в Тусоне, штат Аризона, среднегодовой солнечный поток составляет 250 Вт/м ² , а в Кливленде — только 160 Вт/м ^{2 9 .0089 . Очевидно, что такие цифры имеют отношение к преимуществам солнечного нагрева и охлаждения, а также к росту биомассы в различных местах.}

Резюме

Поскольку энергия играет фундаментальную роль во всех экологических проблемах, учащимся надлежит на раннем этапе ознакомиться с энергетическими концепциями и терминологией. Ученый-эколог также должен привыкнуть к специализированным терминам, которые используются в различных дисциплинах и отраслях. Газовая компания не будет конвертировать для вас кубические футы в британские тепловые единицы, так же как и электрическая компания не будет конвертировать кВтч в джоули. Студент-эколог несет ответственность за то, чтобы иметь возможность ставить единицы на общую основу, чтобы делать достоверные сравнения. Например, является ли печь на природном газе более экономичной или экологически безопасной, чем электрическое отопление плинтуса для среднего дома? Может ли солнечная энергия удовлетворить все потребности в отоплении дома в Кливленде? Сколько электроэнергии можно получить, установив солнечные батареи на крыше дома в Аризоне? Сколько биомассы можно вырастить на акре земли в Миссури? Глубокое понимание единиц измерения энергии и терминологии в значительной степени поможет экологу сделать такой анализ простым и привычным.

Практические вопросы

1. Учитывая, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°С требуется 1 ккал тепла:

Сколько килокалорий потребуется, чтобы нагреть 100 кг воды на 20°С для бани?
Сколько это джоулей?
Сколько БТЕ?
Если ваш водонагреватель может обеспечить 40 кБТЕ/ч, сколько времени потребуется для нагрева этой воды?

Учитывая, что 1 кВтч = 3,6 МДж и 1 БТЕ = 1055 Дж, покажите, что 1 кВтч = 3412 БТЕ.
Почему было бы неправильно использовать этот коэффициент преобразования непосредственно для определения количества угля, необходимого для выработки электроэнергии на электростанции?

3. Обычному дому на севере США в среднем зимой может потребоваться 120 МБте тепла.

Если бы это тепло поставлялось печью, работающей на природном газе, работающей с КПД 60 процентов, сколько кубических футов газа нужно было бы купить?
При стоимости $0,90/куб. куб. фута сколько будет стоить отопление этого дома в течение одного сезона?
Если бы можно было установить новую печь с 80-процентным КПД стоимостью 4000 долларов, сколько времени потребуется, чтобы окупить затраты на эту печь при условии, что цены на газ останутся прежними?

4. Предположим, что рассматриваемый дом 3 расположен в Кливленде, где среднегодовой поток солнечной энергии составляет 160 Вт/м ^2 2 . Если в этом доме было установлено 10 м ² солнечных панелей, работающих с эффективностью 20 процентов, для сбора и хранения солнечной энергии в виде горячей воды:

Сколько энергии можно получить таким образом за год?
Какая это часть годовой потребности в отоплении?
Используя требования к нагреву горячей водой для бани из вопроса 1(c), сколько горячих бань обеспечит эта энергия за год?

5. Среднегодовой поток солнечной энергии в Тусоне составляет 250 Вт/м ² . Предположим, что 10 м ² солнечных электрических панелей, работающих с 10-процентной эффективностью, были установлены в этом доме.

Сколько кВт/ч электроэнергии могут быть собраны этими панелями за год?
Какую долю годовой потребности в электроэнергии в 10 000 кВтч для среднего дома составляет эта цифра?
Сколько квадратных метров солнечных панелей потребуется для производства 10 000 кВтч в год?

6. Солнечная энергия естественным образом преобразуется в древесную биомассу с КПД около 0,1 процента. Предположим, лесной участок площадью 100 га (10 ⁶ м ²) находится в штате Миссури, где среднегодовой поток солнечной энергии составляет 200 Вт/м ² . Учитывая, что теплотворная способность древесины составляет 12 МБТЕ/т, сколько тонн древесины может быть произведено на этом объекте каждый год?

7. При умеренном ветре современный большой ветряк может вырабатывать около 250 кВт электроэнергии, а крупная атомная электростанция – 1000 МВт.

Сколько потребуется ветряных турбин, чтобы обеспечить мощность, равную мощности одной атомной электростанции?
Обсудите некоторые преимущества и недостатки обеспечения электроэнергией каждого метода.

8. Аккумуляторы обычно оцениваются в ампер-часах, что указывает на ток, который элемент способен обеспечить в течение определенного времени. Типичная батарея D-элемента для фонарика, например, может быть рассчитана на 3 ампер-часа. Полная электрическая энергия, доступная от такой батареи, находится путем умножения номинала в ампер-часах на напряжение батареи. Таким образом, эта же D-ячейка на 1,5 вольта могла вырабатывать 4,5 ватт-часа электроэнергии.

Преобразуйте эту энергию в кВтч и сравните стоимость электроэнергии, полученной таким образом, со стоимостью стандартной электроэнергии, получаемой из сети. Предположим, что батарея стоит 1 доллар, а электроэнергия от энергетической компании доступна по цене 0,10 доллара за кВтч.

9. В таблице ниже приведены цены и содержание тепловой энергии для различных видов топлива, которые обычно используются для отопления домов. Цены на топливо указаны как стоимость единицы топлива, доставленного на дом. Заполните таблицу, заполнив две последние колонки, и таким образом сравните стоимость отопления дома этими различными способами. В ваших расчетах предположим, что дому требуется 120 МБТЕ тепла в течение сезона, а газовые или жидкотопливные печи работают с эффективностью 80 процентов. Предположим, что электрическое отопление имеет 100-процентный КПД.

Топливо	Цена	Содержание энергии в топливе
Нац. газ	1,14 долл. США/см3	1030 БТЕ/куб. фут
Пропан	1,69 долл. США за галлон	92 тыс. БТЕ/галлон
Мазут	1,93 долл. США/галлон	133 тыс. БТЕ/гал
Электричество	0,10 $/кВтч	3412 БТЕ/кВтч

Ответы

1. а. 2000 ккал; б. 8,37 х 10 ⁶ Дж = 8,37 МДж; в. 7940 БТЕ; д. 11,9 минут.

2. б. Второй закон термодинамики предотвращает 100-процентное преобразование тепла в механическую или электрическую энергию. Типичная угольная электростанция работает с КПД около 33 процентов, а это означает, что только одна треть энергии, содержащейся в угле, преобразуется в электричество.

3. а. 1941 куб. фут; б. 1748 долларов США; в. 9,2 года

4. а. 9,57 МБте; б. 8 процентов; в. 1 200

5. а. 2190 кВтч; б. 21,9 процента; в. 45,7 м ²

6. 498 тонн

7. а. 4000; б. Ответы разные

8. Энергия батареи: 4,5 Втч = 4,5 х 10 ³ кВтч.
Стоимость за кВтч: 1,00 долл. США / 4,5 x 10 ³ кВтч = 222 долл. США/кВтч.
Сравнение: электроэнергия от батареи стоит 222 долл. США / 0,10 долл. США = в 2220 раз больше, чем энергия, поставляемая энергетической компанией.

Топливо	Цена ¹	Содержание энергии в топливе	Стоимость за МБТЕ	Стоимость отопления дома ¹
Нац. газ	1,14 долл. США/см3	1030 БТЕ/куб. фут	11,07 $	1660 долларов
Пропан	1,69 долл. США за галлон	92 кБТЕ/гал	18,37 $	2755 долларов
Мазут	1,93 долл. США за галлон	133 тыс. БТЕ/гал	14,51 $	2177 долларов
Электричество	0,10 $/кВтч	3 412 БТЕ/кВтч	29,31 $	3 517 долл. США ³

Примечания

1. Цены указаны с доставкой на дом соответствующего топлива по ставкам, действующим на севере центральной части США в 2005 г.
2. Расчеты предполагают, что потребность в отоплении составляет 120 МБте для «среднего» дома на севере США. Предполагается, что КПД составляет 80 процентов. для газовых или жидкотопливных печей. Предполагается, что тепло от электричества доставляется в дом со 100-процентной эффективностью.
3. Дома, предназначенные для электрического отопления, обычно изолируются более основательно, чем дома, предназначенные для газового или масляного отопления.

Автор:

Томас Б. Кобб
Государственный университет Боулинг-Грин
Боулинг-Грин, Огайо

Есть ли смысл устанавливать тепловые насосы в старых домах? – DW – 23.11.2022

В свете энергетического кризиса многие домовладельцы задумались об установке тепловых насосов – стоит ли это того? Изображение: Kirchner-Media/Wedel/picture Alliance

Природа и окружающая средаГермания

Геро Рютер

23 ноября 2022 г.

Под влиянием энергетического кризиса спрос на тепловые насосы растет — даже для старых домов и зданий. Вот разбивка того, имеет ли смысл переключаться.

https://p.dw.com/p/4Jc3h

Тепловые насосы пользуются большим спросом. Только в 2021 году в Европе было продано около 2,2 миллиона автомобилей. По данным Европейской ассоциации тепловых насосов, это на 34% больше, чем в предыдущем году. По оценкам отраслевой группы, к 2030 году ежегодно будет устанавливаться в пять раз больше.

В большинстве новых зданий уже установлены тепловые насосы. Но все большее число домовладельцев, живущих в старых зданиях, рассматривают возможность перехода на более экологически чистую технологию отопления.

Генрих Пфеннингс — один из них. Он хочет прекратить использование газа для отопления. Его дом на одну семью в Оверате, на окраине Кельна на западе Германии, был построен в 1990 году. Его газовой системе отопления уже более 30 лет.

«Раньше нам приходилось платить около 1350 евро (1400 долларов США) за газ в год. Но газ стал дороже. Теперь мы платим 1600 евро в год», – сказал он. Он добавил, что цены будут расти еще больше.

В настоящее время Pfennings требуется 21 000 киловатт-часов (кВтч) газа для обогрева около 170 квадратных метров (1830 квадратных футов) дома, а также воды для трех человек. Это 123 кВт/ч на квадратный метр — в еще более старом неотремонтированном доме потребуется вдвое больше.

В то время собственность Пфеннинга считалась хорошо изолированной. Но новостройки намного лучше, а спрос на энергию часто составляет менее 50 кВтч на квадратный метр.

Тепловые насосы для старых зданий без подогрева пола?

Так какой же лучший вариант для дома Пфеннингса? Водяной, воздушный или грунтовый тепловой насос? Возможно, с возможностью включения газа особенно холодными зимними ночами? Знать, что нужно приобрести, а затем найти подходящую компанию для установки соответствующего насоса не так уж и просто.

Немногие инженеры-теплотехники в Германии имеют непосредственный опыт работы с тепловыми насосами. В результате разные инженеры говорили Пфеннингсу разные вещи о том, стоит ли устанавливать его в его доме.

«Некоторые говорили: «Забудьте о тепловом насосе, если у вас нет подогрева полов. А другие говорили: «Конечно, это может сработать. »

Пфеннингс, ученый-компьютерщик по профессии, ознакомился с техническими деталями и поговорил с соседями, у которых уже были установлены тепловые насосы.

Чем меньше тепловой насос или любая система отопления должны работать, чтобы поддерживать в помещении комфортную температуру, тем лучше они работают. Таким образом, если температура потока — температура воды, протекающей через радиаторы, — низкая, тепловой насос будет более эффективным.

Эффективность теплового насоса увеличивается на 3,5 %, на каждый градус Цельсия ему не нужно нагреваться, – говорит Вернер Шенк, эксперт по технологиям и профессор Мюнхенского университета прикладных наук.

Прошлой зимой Пфеннингс испытал свой дом и понизил температуру воды в отопительной системе.

«Я проверил, как дом отреагирует на более низкую температуру подачи. Мои органы управления не позволяли температуру ниже 40 градусов по Цельсию. И он работал с этой более низкой температурой подачи в 40 градусов даже в холодные дни», — сказал он. .

Генрих Пфеннингс осматривает соседский тепловой насос. Скоро он получит свой Изображение: Приват

Насколько эффективны тепловые насосы, если их добавить позже?

Использование тепловых насосов обычно работает даже в старых зданиях, говорит Марек Миара, сотрудник Фраунгоферовского института систем солнечной энергии ISE. Он и его коллеги изучили 60 различных систем тепловых насосов в Германии.

«Тепловые насосы, использующие воздух в качестве источника тепла, производят в среднем три киловатт-часа тепла из одного киловатт-часа электроэнергии в старых зданиях», — сказал он. Тепловые насосы, использующие грунтовые воды или почву, немного более эффективны, так как они генерируют около 3,9раз больше тепла, добавил он.

Со средней температурой 2 C зимой родной город Пфеннингов, Оверат, относится к более теплым местам в Германии. Он выбрал воздушный тепловой насос и надеется, что его можно будет быстро установить.

Выбор Pfennings немного дешевле, чем геотермальный тепловой насос, потому что для этого потребуется сверлить землю. Его установка обойдется ему чуть более чем в 31 000 евро. Правительство Германии будет субсидировать около 30% этой суммы.

Как повысить эффективность теплового насоса?

Компания Pfennings посоветовала приобрести буферный резервуар, чтобы тепловой насос мог работать в течение более длительных периодов времени. По сути, он действует как аккумулятор и экономит энергию и деньги, поскольку насос не нужно будет постоянно включать и выключать.

Также важно держать вентиль радиатора постоянно открытым. Это позволяет нагреву работать при более низких температурах подачи, что делает его более эффективным.

Солнечная энергия делает тепловые насосы еще дешевле

Тепловой насос, на котором остановился Пфеннигс , будет производить около 4,2 кВтч тепла с одним кВтч электроэнергии. Это данные калькулятора, созданного ассоциацией немецких производителей тепловых насосов. Если ему требуется 21 000 кВтч тепла в год, ему потребуется около 5000 кВтч электроэнергии для работы насоса.