Comptabilisation de l'énergie thermique pour les "Nuls". Qu'est-ce que l'énergie thermique

Diverses technologies et matériaux de construction ont leurs propres avantages et inconvénients. Ainsi, par exemple, une maison construite en brique classique est associée à la fiabilité pour beaucoup. Mais que se passe-t-il si nous le considérons en termes d'efficacité énergétique ? Dans ce cas, la brique n'occupera pas une position de leader.

Afin de résoudre le problème de l'efficacité thermique des bâtiments, divers types et qualités d'appareils de chauffage ont commencé à être utilisés. À partir de la mousse thermo-isolante, qui peut être simplement appliquée sur certaines sections du mur d'une maison existante, pour finir avec des modules muraux à part entière écoénergétiques. Évidemment, les tentatives d'isolation d'une maison existante apporteront quelques résultats, mais ne seront pas assez efficaces, y compris d'un point de vue financier. Dès lors, des solutions bon marché sont apparues sous forme de panneaux, initialement équipés d'isolants. Il s'agit soit de panneaux sandwich, qui sont des isolants en mousse (polystyrène) collés entre des panneaux DSP, soit d'isolants fibreux (par exemple, de la laine minérale) noyés dans l'ossature d'un mur en bois.

Plus récemment, l'idée d'utiliser un panneau mural a été affinée. En conséquence, des maisons éconergétiques ont commencé à être construites à partir de modules muraux hermétiques à part entière. L'isolation avec une conductivité thermique record est cultivée à l'intérieur des modules directement en usine.

L'avantage d'utiliser des modules muraux dans le cadre d'une unité de bâtiment économe en énergie est leur capacité à bloquer au mieux le transfert d'énergie thermique de l'extérieur vers l'intérieur et vice versa. Apprendre à distinguer Matériaux de construction selon eux propriétés thermophysiques, ainsi que pour comprendre pourquoi les modules muraux économes en énergie font mieux leur travail que les panneaux sandwich, nous analyserons tous les mécanismes possibles de répartition de la chaleur.

L'énergie thermique ne peut être transférée que par trois mécanismes : convection, conduction thermique et Radiation thermique.

Convection thermique se produit lorsque des molécules chaudes se déplacent d'un endroit à un autre. La tendance de l'air chaud à monter est le moteur de la convection thermique naturelle. Conductivité thermique est le transfert d'énergie thermique d'une molécule à une autre. Chaque molécule ne changera peut-être pas de position dans l'espace, mais l'énergie sera néanmoins transférée. Une molécule chaude (d'énergie plus élevée) peut transférer une partie de son énergie à une molécule voisine si cette dernière est moins chauffée (a moins d'énergie). Grosso modo, plus le matériau est dense, plus plus de molécules sont en contact les uns avec les autres, ce qui signifie plus de possibilités de conductivité thermique. Radiation thermique(ou énergie de rayonnement) est une forme de rayonnement électromagnétique étroitement liée à la lumière visible. infrarouge un rayonnement électromagnétique, mais elle se propage exactement de la même manière que la lumière visible : dans le vide, dans l'atmosphère, dans l'eau et dans certains solides, y compris ceux qui sont opaques à la lumière visible. Ainsi, le Soleil mûrit la Terre à travers 150 millions de kilomètres de vide, où il n'y a ni processus de confection ni conduction thermique. À des températures supérieures au zéro absolu (-273 °C), toute matière rayonne de l'énergie. Ces trois mécanismes fonctionnent souvent ensemble. Par exemple, l'air dans un four est chauffé par conduction et rayonnement, diffuse à travers un bâtiment par convection et chauffe des objets plus froids par conduction et rayonnement.

Regardons maintenant les panneaux muraux et les modules.

À l'intérieur des modules muraux et des panneaux, il y a un radiateur qui, par sa nature, est une substance légère en mousse. Deux conclusions en découlent. "Mousse" signifie peu de molécules en contact - faible conductivité thermique, "léger" signifie qu'il est bon réflecteur pour rayonnement thermique. En raison de la réflexion, l'énergie de rayonnement n'est pas accumulée, stockée ou transmise. Mais le panneau "sandwich" n'est pas étanche à l'air de par sa conception, en raison de laquelle l'eau et l'air s'infiltrent à travers le panneau, ce qui signifie il n'y a pas de blocage du processus de convection. Ainsi, la chaleur est dissipée par convection. Mais l'eau et l'air ne peuvent pas traverser un module mural complètement étanche, c'est pourquoi réduit la possibilité de convection. Plus le module est étanche à l'air, moins les processus ci-dessus ont d'importance.

Cela signifie que la chaleur du soleil reste à l'extérieur du bâtiment lorsque vous essayez de rafraîchir la pièce en été. En hiver, toute la chaleur accumulée dans la maison reste à l'intérieur et ne sort pas à l'extérieur.

Qu'est-ce que l'énergie thermique ?

L'énergie est la capacité d'un corps à effectuer un travail. On en distingue les types suivants: électrique, mécanique, gravitationnel, nucléaire, chimique, électromagnétique, thermique et autres.

Le premier est l'énergie des électrons se déplaçant le long de la chaîne. Souvent, il est utilisé pour obtenir de la mécanique à l'aide de moteurs électriques.

La seconde se manifeste dans le mouvement, l'interaction des particules individuelles et des corps. déformations lors de la traction, de la flexion, de la torsion et de la compression des corps élastiques.

L'énergie chimique résulte d'entre les substances. Il peut être libéré sous forme de chaleur (par exemple, lors de la combustion), ainsi qu'être converti en énergie électrique (dans les batteries et

L'électromagnétique se manifeste à la suite du mouvement des champs magnétiques et électriques sous forme d'ondes infrarouges et radio, etc. Le nucléaire est contenu dans des substances radioactives et est libéré à la suite de la fission de noyaux lourds ou de la synthèse de poumons. Gravitationnelle - énergie due à la gravité de corps massifs (gravité).

L'énergie thermique est liée au mouvement chaotique des molécules, des atomes et d'autres particules. Il peut être libéré à la suite d'une action mécanique (frottement), chimique ou nucléaire (fission nucléaire). La majeure partie de l'énergie thermique provient de la combustion. diverses sortes le carburant. Il est utilisé pour le chauffage, l'évaporation, le chauffage et d'autres processus technologiques.

L'énergie thermique est une forme d'énergie résultant de vibrations mécaniqueséléments structurels de toute substance. Le paramètre qui vous permet de déterminer la possibilité de l'utiliser comme source d'énergie est le potentiel énergétique. Elle peut être exprimée en kilowattheures (thermiques) ou en joules.

Les sources d'énergie thermique sont divisées en:

• primaire. Les substances possèdent le potentiel énergétique dû aux processus naturels. Ces sources comprennent les océans, les mers, les combustibles fossiles, etc. Les sources primaires sont divisées en inépuisables, renouvelables et non renouvelables. Les premières comprennent les eaux thermales et les substances pouvant être utilisées pour obtenir de l'énergie thermonucléaire, etc. La seconde comprend l'énergie du soleil, du vent, des ressources en eau. D'autres encore comprennent le gaz, le pétrole, la tourbe, le charbon, etc.;
• secondaire. Ce sont des substances dont le potentiel énergétique dépend directement des activités des personnes. Il s'agit par exemple des émissions de la ventilation chauffée, des déchets municipaux, des caloporteurs chauds de la production industrielle (vapeur, eau, gaz), etc.

L'énergie thermique est actuellement produite en brûlant des combustibles fossiles. Les principales sources sont le pétrole brut, le charbon, qui fournit 90 % de la consommation totale d'énergie. Cependant, l'utilisation de l'énergie nucléaire augmente de jour en jour.

Les sources renouvelables ne sont presque jamais utilisées. Cela est dû à la complexité de la technologie pour les convertir en énergie thermique, ainsi qu'au faible potentiel énergétique de certains d'entre eux.

L'énergie thermique résulte de l'interaction de photons infrarouges avec des électrons externes. Ces derniers absorbent les photons et se déplacent sur des orbites éloignées du noyau. Ainsi, le volume de la substance augmente. L'énergie thermique est transférée par des photons infrarouges. En particulier, les photons, lorsque les molécules et les atomes entrent en collision les uns avec les autres, sautent de la zone de concentration accrue de porteurs d'énergie thermique vers les zones où elle est abaissée.

L'énergie thermique peut être exprimée dans la formule : ΔQ = c.m.ΔT. C - signifie chaleur spécifique matière, m est la masse du corps et ΔT est la différence de température.

Il y a deux siècles, le système de mesure de la chaleur reposait sur l'idée que l'énergie thermique est stockée, ne disparaît nulle part, mais se déplace uniquement d'un endroit à un autre. Nous utilisons toujours les règles suivantes :

Pour mesurer la quantité de chaleur, faisons-lui chauffer de l'eau et multiplions la masse d'eau par l'incrément de température. Si la masse est prise en kg et que la différence A (températures) est en degrés Celsius, alors leur produit sera la chaleur en Cal, ou kcal.

À transfert d'énergie thermique une autre substance, alors d'abord la masse doit être multipliée par l'augmentation de température, comme pour l'eau, puis le résultat doit être multiplié par la "chaleur spécifique" de la substance.

Pour mesurer l'énergie thermique libérée par une certaine quantité de combustible, un dispositif spécial est nécessaire pour brûler l'échantillon et transférer la chaleur résultante sans perte notable dans l'eau. Presque tous les types de carburant ont été soumis à des tests similaires. L'échantillon pesé, en règle générale, avec de l'oxygène comprimé, a été placé dans une bombe métallique épaisse, qui a été immergée dans un récipient avec de l'eau. Ensuite, l'échantillon a été brûlé à l'électricité et l'élévation de température de l'eau a été mesurée. Avec l'eau, la bombe avec tout son contenu s'est également réchauffée; cela devait être pris en compte.

Énergie thermique et molécules

Toute tentative réussie de transfert d'énergie à un gaz le réchauffe, augmentant la pression (volume). À théorie cinétique nous avons associé cela à une augmentation de l'énergie cinétique des molécules en mouvement aléatoire. L'énergie thermique d'un gaz est simplement de l'énergie cinétique à l'échelle moléculaire. Il en va de même pour les liquides et solides avec la seule réserve qu'il faut tenir compte de l'énergie cinétique de rotation des molécules et de l'énergie de leurs vibrations.

Imaginez une balle qui heurte un obstacle à grande vitesse et, en raison de la friction, s'y coince. Dans ce cas, l'énergie cinétique de la balle est transférée aux molécules de l'air et du bois environnants, leur donnant un mouvement supplémentaire. Une énorme énergie cinétique disparaît et une énergie thermique apparaît à la place. Si nous supposons que la chaleur est une énergie cinétique "socialisée", alors la richesse, constituée d'une énorme quantité d'énergie cinétique ordonnée, est répartie entre toutes les molécules en mouvement aléatoire - "dignes" et "indignes". Lorsqu'une balle en plomb frappe un mur, la majeure partie de sa riche réserve d'énergie cinétique est convertie en énergie vibratoire d'atomes de plomb individuels et du mur; l'énergie d'une armée entraînée dégénère en une foule désordonnée.

Dans toute discussion sur les questions liées à l'utilisation de l'énergie, il est nécessaire de faire la distinction entre l'énergie thermique (l'énergie du mouvement chaotique) et l'énergie du mouvement ordonné, connue en technologie sous le nom d'énergie libre. Ainsi, l'énergie cinétique d'une balle volante est l'énergie d'un mouvement ordonné - tout est contenu dans la piscine. Nous l'appelons énergie libre car elle peut être transformée en énergie potentielle dans son intégralité ; Pour ce faire, il vous suffit de tirer verticalement vers le haut ! L'énergie de déformation est également ordonnée, et nous l'appelons également énergie libre, car le ressort peut la dépenser pour soulever la charge. Presque toute l'énergie chimique est gratuite, tout comme l'énergie électrique et l'énergie des rayonnements à haute température. Chacune de ces formes d'énergie vous permet d'utiliser toute l'énergie. L'énergie thermique chaotique présente un inconvénient important. Peu importe les tours que nous faisons, seule une partie de la chaleur peut se transformer en énergie mécanique.

Cela est dû au fait que même dans le meilleur des cas machines imaginables pour convertir la chaleur en énergie mécanique, une partie de la chaleur est transférée au réfrigérateur. Sinon, la machine ne pourra pas répéter le cycle de travail. Nous ne sommes pas en mesure d'ordonner complètement le mouvement aléatoire des molécules, transformant son énergie en énergie libre. Un peu de chaos restera toujours. Une expérience de pensée avec un moteur thermique idéal indique que la proportion maximale de chaleur pouvant être utilisée est (T1-T2) / T1, où T1 est la température absolue du «réchauffeur», ou chaudière, et T2 est la température absolue de le réfrigérateur de la machine (sur la signification de la température absolue, voir le chapitre 27). Oui, vapeur sous haute pression avec une température de 500 ° K (227 ° C), se transformant en eau avec une température de 300 ° K (27 ° C), peut donner une efficacité ne dépassant pas (500-300) / 500, soit 40% Un tel machine à vapeur devrait rejeter, en plus des pertes réelles, 60 % de leur chaleur.

De là, il devient tout à fait évident que l'énérgie thermique et les moteurs thermiques sont le goulot d'étranglement de l'énergie moderne. Toutes les machines sont engagées en continu production d'énergie thermique, et son éjection dans environnement. De plus, s'il est tout à fait possible de résoudre les problèmes de conversion efficace en énergie électrique en améliorant les semi-conducteurs et les nanotechnologies, alors le problème du faible rendement d'un moteur thermique ne peut pas être résolu.

L'efficacité maximale est (T1-T2)/T1, ou 1-(T2/T1). Ainsi, plus T1 est élevé (ou plus T2 est bas), plus le rendement est proche de l'unité. Pour réduire les coûts, les centrales électriques essaient de faire avec la température T1 la plus élevée possible du réchauffeur ou de la chaudière. De sérieuses limitations découlent du fait que l'huile commence à brûler et que le métal commence à fondre. La température T2, avec un apport de chaleur constant, ne peut pas être rendue inférieure à la température ambiante pendant longtemps. En pratique, nous n'avons aucun moyen d'utiliser directement l'énergie chimique ou atomique. Nous devons d'abord la convertir en énergie thermique, et ce n'est qu'après que nous ne pouvons pas éviter de grandes pertes thermiques.

Aussi paradoxal que cela puisse paraître, mais le même raisonnement basé sur des expériences de pensée dit que lorsqu'un autre besoin se fait sentir - pour obtenir de la chaleur à partir d'énergie gratuite, c'est-à-dire lorsque nous voulons chauffer un appartement avec de l'électricité, nous pouvons atteindre un rendement élevé (k.p. d.).

En utilisant de l'énergie gratuite, à l'aide d'une petite machine, nous pouvons "pomper" l'énergie thermique d'une rue froide dans une pièce chaude. Essentiellement, une telle pompe à chaleur pour consommation d'énergie thermique un réfrigérateur retourné, dont le compartiment congélateur est placé à l'extérieur de la pièce, peut servir.

En utilisant la lumière du soleil, le charbon ou l'eau pour effectuer des travaux utiles, comme alimenter des lampes électriques, conduire un tour ou pomper de l'eau sur une colline, etc., nous revenons encore et encore à l'énergie thermique comme un sous-produit presque inévitable (en raison de frottement) et le produit final le plus probable. Lorsque la lumière de la lampe est absorbée par les murs, la machine coupe le métal ou l'eau retourne dans l'océan, l'énergie initialement reçue du combustible est finalement entièrement convertie en chaleur. Et si nous avions affaire à de la chaleur au début, alors à l'étape finale il y aura une température plus basse. Il est pratiquement impropre à une utilisation ultérieure. Vous pouvez, bien sûr, trouver une autre extrémité - laisser la lumière rayonner dans l'espace interstellaire, la machine pour tordre le ressort et laisser l'eau au sommet de la colline, mais, en règle générale, le produit final est toujours de l'énergie thermique . (Toute l'énergie de la combustion de l'essence dans toutes les voitures du monde au cours de l'année écoulée a finalement servi à chauffer l'air et la terre - c'est ainsi que cela s'avère).

Tout simplement sur le complexe – Énergie thermique

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Je ne donnerai pas de définition du dictionnaire ici. l'énérgie thermique . Je vais essayer de tout expliquer sur les doigts. L'article n'est pas pour les experts.

Pensez à ce qui est différent eau chaude du froid, qu'est-ce qui affecte la température de l'eau ?

Il diffère par la quantité de chaleur qu'il contient. Cette chaleur, ou en d'autres termes l'énergie thermique, ne peut pas être vue ou touchée, elle peut seulement être ressentie. Toute eau dont la température est supérieure à 0°C contient une certaine quantité de chaleur. Plus la température de l'eau (vapeur ou condensat) est élevée, plus elle contient de chaleur.

La chaleur se mesure en Calories, en Joules, en MWh (Mégawatts par heure), et non en degrés °C.

Étant donné que les tarifs sont approuvés en hryvnia par gigacalorie, nous prendrons Gcal comme unité de mesure.

Ainsi, l'eau chaude est constituée de l'eau elle-même et de l'énergie thermique ou chaleur (Gcal) qu'elle contient. L'eau semble être saturée de gigacalories. Plus il y a de Gcal dans l'eau, plus elle est chaude. Parfois, l'eau chaude est appelée caloporteur, c'est-à-dire apporte de la chaleur.

Dans les systèmes de chauffage, le liquide de refroidissement (eau chaude) entre dans le système de chauffage à une température et en sort à une autre. C'est-à-dire qu'il est venu avec une quantité de chaleur et est reparti avec une autre. Le liquide de refroidissement dégage une partie de la chaleur dans l'environnement par le biais de radiateurs de chauffage. Pour cette partie, qui n'est pas revenue dans le système, et qui se mesure en Gcal, quelqu'un doit payer

En cas d'alimentation en eau chaude (ou de ruée vers le système de chauffage), nous consommons toute l'eau et, par conséquent, tous les 100% Gcal qu'elle contient, nous ne renvoyons rien au système.

Ainsi, lors de l'installation de coffrets de comptage dans un immeuble ou une maison particulière, nous paierons directement la chaleur consommée (Gcal) par nos locaux. S'il n'y a pas d'appareil de mesure, nous serons facturés pour la quantité de chaleur que nous avons consommée. par tarif". De plus, ce "au rythme" peut être plusieurs fois supérieur à la quantité de chaleur réellement consommée par nous. C'est pourquoi, aujourd'hui plus que jamais, se pose la question de l'installation d'unités de comptage d'énergie thermique.

Qu'est-ce que la comptabilité de l'énergie thermique.

Une unité de comptage d'énergie thermique est un complexe d'appareils, c'est pourquoi on l'appelle un nœud.

Techniquement ça ressemble à ça. Sont découpés dans les canalisations des réseaux de chauffage (vers le départ, vers le retour, vers le réseau ECS) :

• débitmètres - mesurent la quantité de liquide de refroidissement passée;
• capteurs de température - mesurent la température du liquide de refroidissement;
• et (pas toujours) des capteurs de pression - mesurent la pression dans les canalisations.

Les appareils doivent être alimentés par une sorte de tension, autonome ou secteur, selon le type d'appareil.

Ces dispositifs doivent être insérés le plus près possible de la frontière du bilan (BP) et de la responsabilité opérationnelle (EO), c'est-à-dire à l'endroit où vos réseaux commencent. Le contrat de fourniture de chaleur doit comporter un acte ou une annexe appropriée.

Si les appareils ne tombent pas en panne à la frontière du BP et de l'EO, la société de distribution de chaleur calcule les pertes de chaleur dans la section des réseaux de chaleur de la frontière BP au lieu d'installation des appareils d'enregistrement pour chaque canalisation, en tenant compte de la mode de pose (enterré / sol), le diamètre du réseau et la présence d'isolation thermique des canalisations.

Le paiement des pertes de chaleur est facturé en plus des lectures de l'unité de comptage de chaleur par la méthode de l'équilibre. Dans la facture de paiement, ils sont généralement attribués sur une ligne distincte. Dans certaines entreprises de fourniture de chaleur, les pertes de chaleur ne sont pas prises en compte, elles sont calculées en fonction des relevés du compteur de chaleur.

De instruments de mesure les fils envoient des signaux à un enregistreur de chaleur, ou un compteur de chaleur, ou un compteur de chaleur, comme vous le souhaitez. L'enregistreur de chaleur enregistre les données dans sa mémoire et stocke dans ses archives une période déterminée par le fabricant.

Par exemple, les lectures horaires peuvent être stockées pour les 15 derniers jours, les lectures quotidiennes pour les 45 derniers jours, les lectures mensuelles pour les 12 derniers mois.

Sur la base de ces données, l'enregistreur de chaleur calcule mathématiquement Gcal, pour lequel nous payons.

Pourtant, l'installation d'un compteur d'énergie thermique ne permet pas de faire des économies !

Si vous installez une unité de mesure de la chaleur et supposez en même temps que le bonheur est arrivé, c'est une illusion totale! Pour économiser de l'argent, il faut que la compagnie de distribution de chaleur commence à facturer moins, en fait, « selon le compteur ». Pour cela il faut prendre les données du compteur et les transférer au réseau de chauffage ! C'est ce qui vous fera économiser de l'argent !