Računovodstvo toplinske energije za "lutke". Što je toplinska energija

Razne građevinske tehnologije i materijali imaju svoje prednosti i nedostatke. Tako je, na primjer, kuća izgrađena od klasične opeke za mnoge povezana s pouzdanošću. Ali što ako to razmotrimo u smislu energetske učinkovitosti? U ovom slučaju, cigla neće zauzeti vodeću poziciju.

Kako bi se riješio problem toplinske učinkovitosti zgrada, počeli su se koristiti grijači raznih vrsta i kvaliteta. Počevši od toplinsko-izolacijske pjene, koja se može jednostavno nanijeti na određene dijelove zida postojeće kuće, završavajući s punim energetski učinkovitim zidnim modulima. Očito je da će pokušaji izolacije postojeće kuće donijeti neke rezultate, ali neće biti dovoljno učinkoviti, uključujući i s financijske točke gledišta. Stoga su se pojavila jeftina rješenja u obliku ploča, u početku opremljenih izolacijom. To su ili sendvič paneli, koji su pjenasta izolacija (polistiren) zalijepljena između DSP ploča, ili vlaknasta izolacija (na primjer, mineralna vuna) ugrađena u okvir drvenog zida.

Nedavno je ideja o korištenju zidne ploče pročišćena. Kao rezultat toga, energetski učinkovite kuće počele su se graditi od punopravnih hermetičkih zidnih modula. Izolacija s rekordno niskom toplinskom vodljivošću uzgaja se unutar modula izravno u tvornici.

Prednost korištenja zidnih modula kao dijela energetski učinkovite građevinske jedinice je njihova sposobnost da na najbolji način blokiraju prijenos toplinske energije izvana prema unutra i obrnuto. Da naučimo razlikovati Građevinski materijali prema njima termofizička svojstva, kao i da bismo razumjeli zašto energetski učinkoviti zidni moduli obavljaju svoj posao bolje od sendvič panela, analizirat ćemo sve moguće mehanizme za distribuciju topline.

Toplinska energija može se prenositi kroz samo tri mehanizma: konvekcija, provođenje topline i toplinsko zračenje.

Toplinska konvekcija nastaje kada se vruće molekule pomiču s jednog mjesta na drugo. Tendencija vrućeg zraka da se diže motor je prirodne toplinske konvekcije. Toplinska vodljivost je prijenos toplinske energije s jedne molekule na drugu. Svaka molekula možda neće promijeniti svoj položaj u prostoru, ali će se energija ipak prenijeti. Vruća molekula (više energije) može dio svoje energije prenijeti na susjednu molekulu ako je potonja manje zagrijana (ima manje energije). Grubo govoreći, što je materijal gušći, to više molekula su u međusobnom kontaktu, što znači više mogućnosti za toplinsku vodljivost. toplinsko zračenje(ili energija zračenja) je oblik elektromagnetskog zračenja blisko povezan s vidljivom svjetlošću. infracrveni elektromagnetska radijacija, ali se širi na točno isti način kao što se širi vidljiva svjetlost: kroz vakuum, kroz atmosferu, kroz vodu i kroz neke čvrste tvari, uključujući one koji su neprozirni za vidljivo svjetlo. Dakle, Sunce sazrijeva Zemlju kroz 150 milijuna kilometara vakuuma, gdje nema niti procesa konfekcije niti provođenja topline. Na temperaturama iznad apsolutne nule (-273 C), svaka materija zrači određenu energiju. Ova tri mehanizma često rade zajedno. Na primjer, zrak u peći se zagrijava kondukcijom i zračenjem, difundira kroz zgradu konvekcijom i zagrijava hladnije objekte kondukcijom i zračenjem.

Sada pogledajmo zidne ploče i module.

Unutar zidnih modula i panela nalazi se grijač, koji je po svojoj prirodi pjenasta lagana tvar. Iz ovoga slijede dva zaključka. "Pjenast" znači nekoliko molekula u kontaktu - niska toplinska vodljivost, "svjetlo" znači da je dobro reflektor za toplinsko zračenje. Zbog refleksije, energija zračenja se ne akumulira, pohranjuje niti prenosi. Ali “sendvič” panel po svojoj konstrukciji nije hermetičan, zbog čega voda i zrak prodiru kroz panel, što znači nema blokade procesa konvekcije. Dakle, toplina se rasipa konvekcijom. Ali voda i zrak ne mogu proći kroz potpuno zabrtvljen zidni modul, zbog čega smanjuje mogućnost konvekcije. Što je modul hermetičniji, to je manji značaj gore navedenih procesa.

To znači da toplina od sunca ostaje izvan zgrade kada pokušate ohladiti prostoriju ljeti. Zimi sva toplina nakupljena u kući ostaje unutra, a ne izlazi van.

Što je toplinska energija?

Energija je sposobnost tijela da izvrši rad. Razlikuju se sljedeće vrste: električni, mehanički, gravitacijski, nuklearni, kemijski, elektromagnetski, toplinski i drugi.

Prva je energija elektrona koji se kreću duž lanca. Često se koristi za dobivanje mehaničkih uz pomoć elektromotora.

Drugi se očituje u kretanju, međudjelovanju pojedinih čestica i tijela. deformacije pri napetosti, savijanju, uvijanju i stiskanju elastičnih tijela.

Kemijska energija proizlazi iz između tvari. Može se osloboditi u obliku topline (na primjer, tijekom izgaranja), kao i pretvoriti u električnu energiju (u baterijama i

Elektromagnetizam se očituje kao rezultat kretanja magnetskih i električnih polja u obliku infracrvenih i radio valova itd. Nuklear je sadržan u radioaktivnim tvarima i oslobađa se kao rezultat fisije teških jezgri ili sinteze pluća. Gravitacijska - energija, koja je posljedica gravitacije masivnih tijela (gravitacija).

Toplinska energija nastaje u vezi s kaotičnim kretanjem molekula, atoma i drugih čestica. Može se osloboditi kao rezultat mehaničkog djelovanja (trenje), kemijskog ili nuklearnog (nuklearna fisija). Većina toplinske energije dolazi izgaranjem. razne vrste gorivo. Koristi se za zagrijavanje, isparavanje, zagrijavanje i druge tehnološke procese.

Toplinska energija je oblik energije koji nastaje iz mehaničke vibracije strukturni elementi bilo koje tvari. Parametar koji vam omogućuje da odredite mogućnost korištenja kao izvora energije je energetski potencijal. Može se izraziti u kilovat (termalnim) satima ili u džulima.

Izvori toplinske energije dijele se na:

• primarni. Tvari posjeduju energetski potencijal zahvaljujući prirodnim procesima. U takve izvore spadaju oceani, mora, fosilna goriva itd. Primarni izvori se dijele na neiscrpne, obnovljive i neobnovljive. U prve spadaju termalne vode i tvari koje se mogu koristiti za dobivanje termonuklearne energije itd. Drugi uključuje energiju sunca, vjetra, vodenih resursa. Ostali pak uključuju plin, naftu, treset, ugljen itd.;
• sekundarni. To su tvari čiji energetski potencijal izravno ovisi o aktivnostima ljudi. Na primjer, to su grijane ventilacijske emisije, komunalni otpad, topli otpadni nositelji topline iz industrijske proizvodnje (para, voda, plin) itd.

Toplinska energija trenutno se proizvodi izgaranjem fosilnih goriva. Glavni izvori su sirova nafta, ugljen koji osigurava 90% ukupne potrošnje energije. Međutim, uporaba nuklearne energije raste iz dana u dan.

Obnovljivi izvori se gotovo uopće ne koriste. To je zbog složenosti tehnologije njihove pretvorbe u toplinsku energiju, kao i niskog energetskog potencijala nekih od njih.

Toplinska energija nastaje kao rezultat interakcije infracrvenih fotona s vanjskim elektronima. Potonji apsorbiraju fotone i kreću se u orbite daleko od jezgre. Dakle, volumen tvari se povećava. Toplinska energija se prenosi preko infracrvenih fotona. Konkretno, fotoni, kada se molekule i atomi međusobno sudaraju, skaču iz zone povećane koncentracije nositelja toplinske energije u one zone gdje je ona snižena.

Toplinska energija može se izraziti formulom: ΔQ = c.m.ΔT. C - označava određena toplina materije, m je masa tijela, a ΔT je temperaturna razlika.

Sustav mjerenja topline prije dva stoljeća temeljio se na ideji da se toplinska energija skladišti, ne nestaje nigdje, već se samo seli s jednog mjesta na drugo. Još uvijek koristimo sljedeća pravila:

Da bismo izmjerili količinu topline, neka zagrije vodu i pomnoži masu vode s povećanjem temperature. Ako se masa uzme u kg, a razlika A (temperatura) je u stupnjevima Celzija, tada će njihov umnožak biti toplina u Cal, odnosno kcal.

Na prijenos toplinske energije neka druga tvar, tada se prvo masa mora pomnožiti s porastom temperature, kao i za vodu, a zatim se rezultat mora pomnožiti sa "specifičnom toplinom" tvari.

Za mjerenje toplinske energije koju oslobađa određena količina goriva potreban je poseban uređaj za spaljivanje uzorka i prenošenje dobivene topline bez zamjetnog gubitka u vodu. Gotovo sve vrste goriva podvrgnute su sličnim ispitivanjima. Izvagani uzorak, u pravilu, zajedno sa stlačenim kisikom stavljao se u deblju metalnu bombu, koja je bila uronjena u posudu s vodom. Zatim je uzorak spaljen strujom i izmjeren je porast temperature vode. Zajedno s vodom zagrijala se i bomba sa svim svojim sadržajem; to se moralo uzeti u obzir.

Toplinska energija i molekule

Svaki uspješan pokušaj prijenosa energije na plin zagrijava ga, povećavajući tlak (volumen). NA kinetička teorija to smo povezali s porastom kinetičke energije molekula koje se nasumično kreću. Toplinska energija plina jednostavno je kinetička energija na molekularnoj razini. Isto se može reći i za tekućinu i čvrste tvari uz jedino upozorenje da je potrebno uzeti u obzir kinetičku energiju rotacije molekula i energiju njihovih vibracija.

Zamislite metak koji velikom brzinom udari u prepreku i zbog trenja zapne u njoj. U tom slučaju kinetička energija metka prenosi se na molekule okolnog zraka i drva, dajući im dodatno gibanje. Ogromna kinetička energija nestaje, a umjesto nje se pojavljuje toplinska energija. Ako pretpostavimo da je toplina "socijalizirana" kinetička energija, tada je bogatstvo, koje se sastoji od ogromne količine uređene kinetičke energije, raspoređeno na sve molekule koje se nasumično kreću - "vrijedne" i "nevrijedne". Kada olovni metak pogodi zid, većina njegove bogate zalihe kinetičke energije pretvara se u vibracijsku energiju pojedinačnih atoma olova i zida; energija uvježbane vojske degenerira u nesređenu gomilu.

U svakoj raspravi o pitanjima vezanim uz korištenje energije potrebno je razlikovati toplinsku energiju (energiju kaotičnog gibanja) i energiju uređenog gibanja, u tehnici poznatu kao slobodna energija. Dakle, kinetička energija letećeg metka je energija uređenog kretanja - sva je sadržana u bazenu. Nazivamo je slobodnom energijom jer se u cijelosti može pretvoriti u potencijalnu energiju; Da biste to učinili, samo trebate pucati okomito prema gore! Uređena je i energija deformacije, koju nazivamo i slobodnom energijom, jer je opruga može potrošiti na podizanje tereta. Gotovo sva kemijska energija je besplatna, kao i električna energija i energija visokotemperaturnog zračenja. Bilo koji od ovih oblika energije omogućuje vam da iskoristite svu energiju. Kaotična toplinska energija ima jedan značajan nedostatak. Na kakve god trikove krenuli, samo se dio topline može pretvoriti u mehaničku energiju.

To je zbog činjenice da čak iu najboljim od zamislivi strojevi za pretvaranje topline u mehaničku energiju dio topline prenosi se u hladnjak. Inače, stroj neće moći ponoviti radni ciklus. Nismo u mogućnosti u potpunosti urediti nasumično kretanje molekula, pretvarajući njihovu energiju u slobodnu. Neki kaos će uvijek ostati. Misaoni eksperiment s idealnim toplinskim strojem kaže da je maksimalni udio topline koji se može iskoristiti (T1-T2) / T1, gdje je T1 apsolutna temperatura "grijača", odnosno kotla, a T2 apsolutna temperatura hladnjak stroja (o značenju apsolutne temperature vidi poglavlje 27). Da, pare ispod visokotlačni s temperaturom od 500 ° K (227 ° C), pretvarajući se u vodu s temperaturom od 300 ° K (27 ° C), može dati učinkovitost ne veću od (500-300) / 500, ili 40% Takav parni stroj bi trebao odbaciti, osim stvarnih gubitaka, 60% njihove topline.

Iz ovoga postaje posve očito da Termalna energija a toplinski motori su usko grlo u modernoj energetici. Svi strojevi rade kontinuirano proizvodnja toplinske energije, i njegovo izbacivanje u okoliš. Štoviše, ako je probleme učinkovite pretvorbe u električnu energiju sasvim moguće riješiti usavršavanjem poluvodičkih i nanotehnologija, onda se problem niske učinkovitosti toplinskog stroja ne može riješiti.

Maksimalna učinkovitost je (T1-T2)/T1, odnosno 1-(T2/T1). Dakle, što je veći T1 (ili niži T2), to je učinkovitost bliža jedinici. Kako bi smanjili troškove, elektrane nastoje postići što veću temperaturu T1 grijača, odnosno kotla. Ozbiljna ograničenja proizlaze iz toga što ulje počinje gorjeti i metal se počinje topiti. Temperatura T2, uz konstantan dovod topline, ne može biti niža od temperature okoline dulje vrijeme. U praksi nemamo načina da izravno koristimo kemijsku ili atomsku energiju. Prvo je moramo pretvoriti u toplinsku energiju, a tek nakon toga ne možemo izbjeći velike toplinske gubitke.

Paradoksalno, ali isto razmišljanje temeljeno na misaonim eksperimentima kaže da kada se pojavi druga potreba - dobiti toplinu iz besplatne energije, tj. kada želimo zagrijati stan električnom energijom, možemo postići visoku učinkovitost (k.p. d.).

Koristeći besplatnu energiju, uz pomoć malog stroja, možemo “upumpavati” toplinsku energiju iz hladne ulice u toplu prostoriju. U biti, takva dizalica topline za potrošnja toplinske energije može poslužiti hladnjak okrenut naopačke, čiji je zamrzivač smješten izvan prostorije.

Korištenjem sunčeve svjetlosti, ugljena ili vode za obavljanje korisnog rada, poput napajanja električnih svjetiljki, vožnje tokarilice ili pumpanja vode na vrh brda itd., uvijek iznova dolazimo do toplinske energije kao gotovo neizbježnog nusproizvoda (zbog trenja) i najvjerojatniji konačni proizvod. Kada svjetlost lampe apsorbiraju zidovi, stroj reže metal ili voda teče natrag u ocean, energija izvorno primljena iz goriva, na kraju se potpuno pretvara u toplinu. A ako smo na početku imali posla s vrućinom, tada će u završnoj fazi biti niža temperatura. Praktički je neprikladan za daljnju upotrebu. Možete, naravno, smisliti i drugi kraj - pustiti svjetlost da zrači u međuzvjezdani prostor, stroju da zavrti oprugu, a vodu ostaviti na vrhu brda, ali, u pravilu, krajnji proizvod je još uvijek toplinska energija . (Sva energija od sagorijevanja benzina u svim automobilima na svijetu u proteklih godinu dana prešla je, u konačnici, na zagrijavanje zraka i zemlje - tako ispada).

Jednostavno o kompleksu – Toplinska energija

• Galerija slika, slika, fotografija.
• Određivanje količine toplinske energije, gubitak energije - osnove, mogućnosti, perspektiva, razvoj.
• Zanimljivosti, korisne informacije.
• Zelene vijesti - Određivanje količine toplinske energije, gubitak energije.
• Linkovi na materijale i izvore - Toplinska energija.

Ovdje neću davati rječničku definiciju. Termalna energija . Pokušat ću sve objasniti na prstima. Članak nije za stručnjake.

Razmislite što je drugačije Vruća voda od hladnoće, što utječe na temperaturu vode?

Razlikuje se po količini topline sadržane u njemu. Ta se toplina, odnosno toplinska energija, ne može vidjeti ni dodirnuti, može se samo osjetiti. Svaka voda s temperaturom većom od 0°C sadrži određenu količinu topline. Što je temperatura vode (pare ili kondenzata) viša, to ona sadrži više topline.

Toplina se mjeri u kalorijama, u džulima, u MWh (megavati po satu), a ne u stupnjevima °C.

Budući da su tarife odobrene u grivnama po gigakaloriji, uzet ćemo Gcal kao mjernu jedinicu.

Dakle, topla voda se sastoji od same vode i toplinske energije ili topline (Gcal) sadržane u njoj. Čini se da je voda zasićena gigakalorijama. Što je više Gcal u vodi, to je toplija. Ponekad se topla voda naziva nosačem topline, tj. donosi toplinu.

U sustavima grijanja, rashladna tekućina (topla voda) ulazi u sustav grijanja na jednoj temperaturi, a izlazi na drugoj. Odnosno, došao je s jednom količinom topline, a otišao s drugom. Rashladna tekućina predaje dio topline okolini kroz radijatore grijanja. Za ovaj dio koji se nije vratio u sustav, a koji se mjeri u Gcal, netko mora platiti

U slučaju opskrbe toplom vodom (ili navale u sustavu grijanja), potrošimo svu vodu i, sukladno tome, svih 100% Gcal u njoj, ne vraćamo ništa natrag u sustav.

Dakle, prilikom ugradnje mjernih jedinica u stambenoj zgradi ili privatnoj kući, izravno ćemo platiti toplinu potrošenu (Gcal) u našim prostorijama. Ukoliko nema mjernog uređaja, obračunat će nam se iznos za utrošenu toplinsku energiju. po tarifi". Štoviše, ovaj "po stopi" može biti nekoliko puta veći od količine topline koju stvarno trošimo. Zato se danas, više nego ikad, postavlja pitanje ugradnje mjernih jedinica toplinske energije.

Što je računovodstvo toplinske energije.

Jedinica za mjerenje toplinske energije je kompleks uređaja, zbog čega se naziva čvor.

Tehnički to izgleda ovako. U cjevovode toplinskih mreža (u dovod, u povrat, u mrežu PTV) urezani su:

• mjerači protoka - mjere količinu propuštene rashladne tekućine;
• temperaturni senzori - mjere temperaturu rashladne tekućine;
• i (ne uvijek) senzori tlaka - mjere tlak u cjevovodima.

Uređaje je potrebno napajati nekom vrstom napona, autonomnog ili mrežnog, ovisno o vrsti uređaja.

Ovi uređaji moraju biti umetnuti što bliže granici bilance (BP) i operativne odgovornosti (EO), tj. do mjesta gdje počinju vaše mreže. Ugovor o opskrbi toplinskom energijom mora imati odgovarajući akt ili aneks.

Ako se uređaji ne sruše na granici BP i EO, tada tvrtka za opskrbu toplinom izračunava gubitke topline u dijelu toplinske mreže od granice BP do mjesta postavljanja uređaja za snimanje za svaki cjevovod, uzimajući u obzir način polaganja (podzemno / tlo), promjer mreže i prisutnost toplinske izolacije cjevovoda.

Plaćanje toplinskih gubitaka naplaćuje se uz očitanja mjerne jedinice toplinske energije bilančnom metodom. U fakturi za plaćanje obično se izdvajaju kao zaseban red. U nekim tvrtkama za opskrbu toplinom gubici topline se ne uzimaju u obzir, oni se izračunavaju prema očitanjima mjerača topline.

Iz mjerni instrumentižice šalju signale rekorderu topline, ili mjeraču topline, ili mjeraču topline, kako želite. Snimač topline podatke bilježi u svoju memoriju i pohranjuje u svoju arhivu na razdoblje koje je odredio proizvođač.

Na primjer, očitanja po satu mogu se pohraniti za zadnjih 15 dana, dnevna očitanja za zadnjih 45 dana, mjesečna očitanja za zadnjih 12 mjeseci.

Na temelju tih podataka rekorder topline matematički izračunava Gcal, što mi plaćamo.

No, ugradnjom mjernog uređaja toplinske energije nema uštede!

Ako instalirate jedinicu za mjerenje topline i istodobno pretpostavite da je sada došla sreća - to je potpuna zabluda! Kako bi se uštedjelo novac, potrebno je da tvrtka za opskrbu toplinom počne naplaćivati ​​manje, zapravo, "prema brojilu". Za ovo je potrebno uzeti podatke s brojila i prenijeti ih u toplinsku mrežu ! Ovo je ono što će vam uštedjeti novac!