Akuntansi untuk energi panas untuk "Dummies". Apa itu energi panas

Berbagai teknologi dan bahan bangunan memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Jadi, misalnya, rumah yang dibangun dari batu bata klasik dikaitkan dengan keandalan bagi banyak orang. Tetapi bagaimana jika kita mempertimbangkannya dalam hal efisiensi energi? Dalam hal ini, batu bata tidak akan menempati posisi terdepan.

Untuk mengatasi masalah efisiensi termal bangunan, berbagai jenis dan kualitas pemanas mulai digunakan. Mulai dari busa insulasi panas, yang dapat dengan mudah diaplikasikan pada bagian tertentu dari dinding rumah yang ada, diakhiri dengan modul dinding hemat energi yang lengkap. Jelas, upaya untuk mengisolasi rumah yang ada akan membuahkan hasil, tetapi tidak akan cukup efektif, termasuk dari segi finansial. Oleh karena itu, solusi murah muncul dalam bentuk panel yang awalnya dilengkapi dengan insulasi. Ini bisa berupa panel sandwich, yang merupakan insulasi berbusa (polystyrene) yang direkatkan di antara papan DSP, atau insulasi berserat (misalnya, wol mineral) yang tertanam di bingkai dinding kayu.

Baru-baru ini, ide menggunakan panel dinding telah disempurnakan. Hasilnya, rumah hemat energi mulai dibangun dari modul dinding kedap udara yang lengkap. Isolasi dengan rekor konduktivitas termal rendah ditanam di dalam modul langsung di pabrik.

Keuntungan menggunakan modul dinding sebagai bagian dari unit bangunan hemat energi adalah kemampuannya untuk memblokir transfer energi panas dari luar ke dalam dan sebaliknya. Untuk belajar membedakan Bahan bangunan Menurut mereka sifat termofisik, serta untuk memahami mengapa modul dinding hemat energi melakukan tugasnya lebih baik daripada panel sandwich, kami akan menganalisis semua kemungkinan mekanisme distribusi panas.

Energi panas dapat ditransfer hanya melalui tiga mekanisme: konveksi, konduksi panas dan radiasi termal.

konveksi termal terjadi ketika molekul panas berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Kecenderungan udara panas untuk naik adalah mesin konveksi termal alami. Konduktivitas termal adalah transfer energi termal dari satu molekul ke molekul lainnya. Setiap molekul mungkin tidak mengubah posisinya di ruang angkasa, tetapi energinya tetap akan ditransfer. Molekul panas (energi lebih tinggi) dapat mentransfer sebagian energinya ke molekul tetangga jika yang terakhir kurang panas (memiliki lebih sedikit energi). Secara kasar, semakin padat materi, semakin lebih banyak molekul bersentuhan satu sama lain, yang berarti lebih banyak peluang untuk konduktivitas termal. radiasi termal(atau energi radiasi) adalah bentuk radiasi elektromagnetik yang terkait erat dengan cahaya tampak. inframerah radiasi elektromagnetik, tetapi merambat dengan cara yang persis sama seperti cahaya tampak merambat: melalui ruang hampa, melalui atmosfer, melalui air, dan melalui beberapa padatan, termasuk yang buram terhadap cahaya tampak. Jadi, Matahari mematangkan Bumi melalui 150 juta kilometer ruang hampa, di mana tidak ada proses konpeksi maupun konduksi panas. Pada suhu di atas nol mutlak (-273 C), materi apa pun memancarkan sejumlah energi. Ketiga mekanisme ini sering bekerja sama. Misalnya, udara dalam tungku dipanaskan oleh konduksi dan radiasi, berdifusi melalui bangunan dengan konveksi, dan memanaskan benda yang lebih dingin dengan konduksi dan radiasi.

Sekarang mari kita lihat panel dan modul dinding.

Di dalam modul dan panel dinding terdapat pemanas, yang pada dasarnya merupakan bahan ringan berbusa. Dua kesimpulan mengikuti dari ini. "Berbusa" berarti sedikit molekul yang bersentuhan - konduktivitas termal rendah, “ringan” artinya bagus reflektor untuk radiasi termal. Karena pantulan, energi radiasi tidak terakumulasi, disimpan atau ditransmisikan. Tetapi panel "sandwich" tidak kedap udara dengan desainnya, sehingga air dan udara merembes melalui panel, yang artinya tidak ada pemblokiran proses konveksi. Dengan demikian, panas hilang secara konveksi. Tetapi air dan udara tidak dapat melewati modul dinding yang tertutup rapat, itulah sebabnya mengurangi kemungkinan konveksi. Semakin kedap udara modulnya, semakin sedikit pentingnya proses di atas.

Artinya, panas matahari tetap berada di luar gedung saat Anda mencoba mendinginkan ruangan di musim panas. Di musim dingin, semua panas yang terakumulasi di dalam rumah tetap berada di dalam, dan tidak keluar.

Apa itu energi panas?

Energi adalah kemampuan tubuh untuk melakukan usaha. Jenis-jenis berikut ini dibedakan: listrik, mekanik, gravitasi, nuklir, kimia, elektromagnetik, termal, dan lainnya.

Yang pertama adalah energi elektron yang bergerak di sepanjang rantai. Seringkali digunakan untuk mendapatkan mekanik dengan bantuan motor listrik.

Yang kedua dimanifestasikan dalam gerakan, interaksi partikel dan tubuh individu. deformasi selama ketegangan, tekukan, puntiran dan kompresi benda elastis.

Energi kimia dihasilkan dari antar zat. Ini dapat dilepaskan dalam bentuk panas (misalnya selama pembakaran), serta diubah menjadi energi listrik (dalam baterai dan

Elektromagnetik dimanifestasikan sebagai akibat dari pergerakan medan magnet dan listrik dalam bentuk gelombang infra merah dan radio, dll. Nuklir terkandung dalam zat radioaktif dan dilepaskan sebagai hasil pembelahan inti berat atau sintesis paru-paru. Gravitasi - energi, yang disebabkan oleh gravitasi benda masif (gravitasi).

Energi panas muncul sehubungan dengan pergerakan kacau molekul, atom, dan partikel lainnya. Itu dapat dilepaskan sebagai akibat dari aksi mekanis (gesekan), kimia atau nuklir (fisi nuklir). Sebagian besar energi panas berasal dari pembakaran. berbagai macam bahan bakar. Ini digunakan untuk pemanasan, penguapan, pemanasan dan proses teknologi lainnya.

Energi panas adalah bentuk energi yang dihasilkan dari getaran mekanis elemen struktural dari zat apa pun. Parameter yang memungkinkan Anda menentukan kemungkinan menggunakannya sebagai sumber energi adalah potensi energi. Itu dapat dinyatakan dalam kilowatt (termal) jam atau dalam joule.

Sumber energi panas dibagi menjadi:

• utama. Zat memiliki potensi energi karena proses alami. Sumber tersebut meliputi lautan, laut, bahan bakar fosil, dll. Sumber primer dibagi menjadi tidak habis-habisnya, terbarukan dan tidak terbarukan. Yang pertama termasuk air panas dan zat yang dapat digunakan untuk memperoleh energi termonuklir, dll. Yang kedua termasuk energi matahari, angin, sumber daya air. Yang lainnya termasuk gas, minyak, gambut, batu bara, dll.;
• sekunder. Ini adalah zat yang potensi energinya secara langsung bergantung pada aktivitas manusia. Misalnya, ini adalah emisi ventilasi panas, limbah kota, pembawa panas limbah panas dari produksi industri (uap, air, gas), dll.

Energi panas saat ini diproduksi dengan membakar bahan bakar fosil. Sumber utamanya adalah minyak mentah, batubara, yang menyediakan 90% dari total konsumsi energi. Namun, penggunaan energi nuklir semakin meningkat dari hari ke hari.

Sumber terbarukan hampir tidak pernah digunakan. Ini karena kompleksitas teknologi untuk mengubahnya menjadi energi panas, serta potensi energi yang rendah dari beberapa di antaranya.

Energi panas muncul sebagai akibat interaksi foton inframerah dengan elektron eksternal. Yang terakhir menyerap foton dan bergerak ke orbit yang jauh dari nukleus. Dengan demikian, volume zat meningkat. Energi panas ditransfer melalui foton inframerah. Secara khusus, foton, ketika molekul dan atom bertabrakan satu sama lain, melompat dari zona peningkatan konsentrasi pembawa energi panas ke zona di mana ia diturunkan.

Energi panas dapat dinyatakan dalam rumus: ΔQ = c.m.ΔT. C - singkatan panas spesifik materi, m adalah massa benda, dan ΔT adalah perbedaan suhu.

Sistem pengukuran panas dua abad lalu didasarkan pada gagasan bahwa energi panas disimpan, tidak hilang kemana-mana, tetapi hanya berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Kami masih menggunakan aturan berikut:

Untuk mengukur jumlah panas, mari kita panaskan air dan kalikan massa air dengan kenaikan suhu. Jika massa diambil dalam kg, dan perbedaan A (suhu) dalam derajat Celcius, maka produk mereka akan menjadi panas dalam Kal, atau kkal.

Pada transfer energi panas beberapa zat lain, maka pertama-tama massa harus dikalikan dengan kenaikan suhu, seperti untuk air, dan kemudian hasilnya harus dikalikan dengan "panas spesifik" zat tersebut.

Untuk mengukur energi panas yang dilepaskan oleh sejumlah bahan bakar, diperlukan perangkat khusus untuk membakar sampel dan mentransfer panas yang dihasilkan tanpa kehilangan air yang nyata. Hampir semua jenis bahan bakar mengalami pengujian serupa. Sampel yang ditimbang, biasanya, bersama dengan oksigen terkompresi, ditempatkan dalam bom logam tebal, yang dibenamkan ke dalam bejana berisi air. Kemudian sampel dibakar dengan aliran listrik dan diukur kenaikan suhu airnya. Bersama dengan air, bom dengan segala isinya juga memanas; ini harus diperhitungkan.

Energi panas dan molekul

Setiap upaya yang berhasil untuk mentransfer energi ke gas akan memanaskannya, meningkatkan tekanan (volume). PADA teori kinetik kami mengaitkan ini dengan peningkatan energi kinetik dari molekul yang bergerak secara acak. Energi termal gas hanyalah energi kinetik pada skala molekuler. Hal yang sama dapat dikatakan untuk cairan dan padatan dengan satu-satunya peringatan bahwa energi kinetik rotasi molekul dan energi getarannya perlu diperhitungkan.

Bayangkan sebuah peluru yang mengenai rintangan dengan kecepatan tinggi dan, karena gesekan, tersangkut di dalamnya. Dalam hal ini, energi kinetik peluru dipindahkan ke molekul udara dan kayu di sekitarnya, memberi mereka gerakan tambahan. Energi kinetik yang sangat besar menghilang, dan energi panas muncul sebagai gantinya. Jika kita berasumsi bahwa panas adalah energi kinetik yang "disosialisasikan", maka kekayaan, yang terdiri dari sejumlah besar energi kinetik yang teratur, didistribusikan di antara semua molekul yang bergerak secara acak - "layak" dan "tidak layak". Ketika peluru timah menghantam dinding, sebagian besar simpanan energi kinetiknya yang kaya diubah menjadi energi vibrasi atom timah dan dinding; energi tentara terlatih merosot menjadi kerumunan yang tidak teratur.

Dalam setiap pembahasan masalah yang berkaitan dengan penggunaan energi, perlu dibedakan antara energi termal (energi gerak kacau) dan energi gerak teratur, yang dalam teknologi dikenal sebagai energi bebas. Jadi, energi kinetik dari peluru yang terbang adalah energi dari gerakan yang teratur - semuanya terkandung di dalam kolam. Kami menyebutnya energi bebas karena dapat diubah menjadi energi potensial secara keseluruhan; Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu menembak secara vertikal! Energi deformasi juga terurut, dan kita juga menyebutnya energi bebas, karena pegas dapat menghabiskannya untuk mengangkat beban. Hampir semua energi kimia bersifat bebas, demikian pula energi listrik dan energi radiasi suhu tinggi. Salah satu bentuk energi ini memungkinkan Anda untuk menggunakan semua energi. Energi panas yang kacau memiliki satu kelemahan signifikan. Apa pun trik yang kita lakukan, hanya sebagian dari panas yang dapat berubah menjadi energi mekanik.

Hal ini disebabkan fakta bahwa bahkan yang terbaik dari mesin yang bisa dibayangkan untuk mengubah panas menjadi energi mekanik, sebagian panas dipindahkan ke lemari es. Jika tidak, mesin tidak akan dapat mengulang siklus kerja. Kami tidak dapat sepenuhnya mengatur pergerakan acak molekul, mengubah energinya menjadi bebas. Beberapa kekacauan akan selalu ada. Eksperimen pemikiran dengan mesin panas ideal mengatakan bahwa proporsi panas maksimum yang dapat digunakan adalah (T1-T2) / T1, di mana T1 adalah suhu absolut dari "pemanas", atau ketel, dan T2 adalah suhu absolut dari kulkas mesin (tentang arti suhu absolut lihat bab 27). Ya, uap di bawah tekanan tinggi dengan suhu 500 °K (227 °C), berubah menjadi air dengan suhu 300 °K (27 °C), dapat memberikan efisiensi tidak lebih dari (500-300) / 500, atau 40% Suatu mesin uap harus membuang, selain kerugian nyata, 60% dari panasnya.

Dari sini menjadi sangat jelas bahwa energi termal dan mesin termal adalah hambatan dalam energi modern. Semua mesin bergerak terus menerus produksi energi panas, dan pengusiran ke lingkungan. Selain itu, jika sangat mungkin untuk menyelesaikan masalah efisiensi konversi menjadi energi listrik dengan meningkatkan teknologi semikonduktor dan nano, maka masalah rendahnya efisiensi mesin panas tidak dapat diselesaikan.

Efisiensi maksimumnya adalah (T1-T2)/T1, atau 1-(T2/T1). Jadi semakin tinggi T1 (atau semakin rendah T2), semakin dekat efisiensinya dengan satu. Untuk mengurangi biaya, pembangkit listrik mencoba melakukan dengan suhu tertinggi T1 dari pemanas, atau ketel. Keterbatasan serius muncul dari minyak yang mulai terbakar dan logam yang mulai meleleh. Suhu T2, dengan pasokan panas yang konstan, tidak dapat dibuat lebih rendah dari suhu sekitar untuk waktu yang lama. Dalam praktiknya, kita tidak memiliki cara untuk menggunakan energi kimia atau atom secara langsung. Pertama-tama kita harus mengubahnya menjadi energi panas, dan baru setelah itu kita tidak dapat menghindari kehilangan panas yang besar.

Tampaknya paradoks, tetapi alasan yang sama berdasarkan eksperimen pemikiran mengatakan bahwa ketika kebutuhan lain muncul - untuk mendapatkan panas dari energi bebas, yaitu ketika kita ingin memanaskan apartemen dengan listrik, kita dapat mencapai efisiensi tinggi (k.p.d.).

Menggunakan energi bebas, dengan bantuan mesin kecil, kita dapat "memompa" energi panas dari jalan yang dingin ke ruangan yang hangat. Intinya, pompa panas seperti itu untuk konsumsi energi termal kulkas terbalik, kompartemen freezer yang ditempatkan di luar ruangan, dapat berfungsi.

Dengan menggunakan sinar matahari, batu bara, atau air untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat, seperti menyalakan lampu listrik, menggerakkan mesin bubut, atau memompa air ke atas bukit, dll., kita berulang kali beralih ke energi panas sebagai produk sampingan yang hampir tak terelakkan (karena gesekan) dan produk akhir yang paling mungkin. Ketika cahaya lampu diserap oleh dinding, mesin memotong logam atau air mengalir kembali ke laut, energi yang semula diterima dari bahan bakar, pada akhirnya, diubah seluruhnya menjadi panas. Dan jika pada awalnya kita berurusan dengan panas, maka pada tahap akhir akan ada suhu yang lebih rendah. Praktis tidak cocok untuk digunakan lebih lanjut. Anda dapat, tentu saja, menemukan ujung yang lain - biarkan cahaya memancar ke ruang antarbintang, mesin memutar pegas, dan meninggalkan air di atas bukit, tetapi, sebagai aturan, produk akhirnya tetaplah energi panas . (Semua energi dari pembakaran bensin di semua mobil di dunia selama setahun terakhir telah berlalu, pada akhirnya, untuk memanaskan udara dan bumi - begitulah hasilnya).

Sederhananya tentang kompleks – Energi termal

• Galeri gambar, gambar, foto.
• Menentukan jumlah energi panas, kehilangan energi - dasar, peluang, prospek, pengembangan.
• Fakta menarik, informasi bermanfaat.
• Berita hijau - Menentukan jumlah energi panas, kehilangan energi.
• Tautan ke bahan dan sumber - Energi panas.

Saya tidak akan memberikan definisi kamus di sini. energi termal . Saya akan mencoba menjelaskan semuanya dengan jari. Artikel ini bukan untuk para ahli.

Pikirkan apa yang berbeda air panas dari dingin, apa yang mempengaruhi suhu air?

Ini berbeda dalam jumlah panas yang terkandung di dalamnya. Kehangatan ini, atau dengan kata lain energi panas, tidak dapat dilihat atau disentuh, hanya dapat dirasakan. Setiap air dengan suhu lebih besar dari 0°C mengandung sejumlah panas. Semakin tinggi suhu air (uap atau kondensat), semakin banyak panas yang dikandungnya.

Panas diukur dalam Kalori, dalam Joule, dalam MWh (Megawatt per jam), bukan dalam derajat °C.

Karena tarif disetujui dalam hryvnia per Gigacalorie, kami akan menggunakan Gcal sebagai unit pengukuran.

Jadi, air panas terdiri dari air itu sendiri dan energi panas atau panas (Gcal) yang terkandung di dalamnya. Air tampaknya jenuh dengan gigacalories. Semakin banyak Gcal di dalam air, semakin panas airnya. Terkadang air panas disebut pembawa panas, mis. membawa kehangatan.

Dalam sistem pemanas, pendingin (air panas) memasuki sistem pemanas pada satu suhu dan keluar pada suhu lainnya. Artinya, dia datang dengan satu kehangatan, dan pergi dengan kehangatan lainnya. Pendingin mengeluarkan sebagian panas ke lingkungan melalui radiator pemanas. Untuk bagian ini, yang tidak kembali ke sistem, dan yang diukur dalam Gcal, seseorang harus membayar

Jika pasokan air panas (atau terburu-buru dalam sistem pemanas), kami mengkonsumsi semua air dan, karenanya, semua 100% Gcal di dalamnya, kami tidak mengembalikan apa pun ke sistem.

Jadi, saat memasang unit meteran di gedung apartemen atau rumah pribadi, kami akan membayar langsung panas yang dikonsumsi (Gcal) oleh tempat kami. Jika tidak ada alat pengukur, kami akan dikenakan biaya untuk panas yang kami konsumsi. berdasarkan tarif". Selain itu, "dengan kecepatan" ini bisa beberapa kali lebih tinggi dari jumlah panas yang sebenarnya kita konsumsi. Itulah mengapa hari ini, lebih dari sebelumnya, muncul pertanyaan tentang pemasangan unit pengukur energi panas.

Apa itu akuntansi energi panas.

Unit pengukur energi termal adalah perangkat yang kompleks, oleh karena itu disebut node.

Secara teknis terlihat seperti ini. Berikut ini dipotong ke jaringan pipa pemanas (ke suplai, ke pengembalian, ke jaringan DHW):

• pengukur aliran - mengukur jumlah cairan pendingin yang dilewatkan;
• sensor suhu - mengukur suhu cairan pendingin;
• dan (tidak selalu) sensor tekanan - mengukur tekanan dalam saluran pipa.

Perangkat perlu disuplai dengan beberapa jenis voltase, otonom atau listrik, tergantung pada jenis perangkatnya.

Perangkat ini harus dimasukkan sedekat mungkin dengan batas neraca (BP) dan tanggung jawab operasional (EO), yaitu. ke tempat di mana jaringan Anda dimulai. Kontrak pasokan panas harus memiliki tindakan atau lampiran yang sesuai.

Jika perangkat tidak macet di perbatasan BP dan EO, maka perusahaan pemasok panas menghitung kehilangan panas di bagian jaringan panas dari perbatasan BP ke tempat pemasangan alat perekam untuk setiap pipa, dengan mempertimbangkan metode peletakan (underground / ground), diameter jaringan dan adanya insulasi termal pipa.

Pembayaran untuk kehilangan panas dibebankan selain pembacaan unit pengukur panas dengan metode neraca. Dalam faktur pembayaran, mereka biasanya dialokasikan sebagai baris terpisah. Di beberapa perusahaan pemasok panas, kehilangan panas tidak diperhitungkan, mereka dihitung sesuai dengan pembacaan pengukur panas.

Dari alat pengukur kabel mengirim sinyal ke perekam panas, atau pengukur panas, atau pengukur panas, sesuka Anda. Perekam panas merekam data dalam memorinya dan menyimpan dalam arsipnya dalam jangka waktu yang ditentukan oleh pabrikan.

Misalnya, pembacaan per jam dapat disimpan selama 15 hari terakhir, pembacaan harian selama 45 hari terakhir, pembacaan bulanan selama 12 bulan terakhir.

Berdasarkan data ini, perekam panas secara matematis menghitung Gcal, yang kami bayar.

Namun, pemasangan unit pengukur energi panas tidak menghasilkan penghematan!

Jika Anda memasang unit pengukur panas dan pada saat yang sama berasumsi bahwa sekarang kebahagiaan telah datang - ini adalah khayalan total! Untuk menghemat uang, perusahaan pemasok panas perlu mulai membebankan biaya lebih sedikit, pada kenyataannya, "menurut meteran". Untuk ini perlu ambil data dari meteran dan transfer ke jaringan pemanas ! Inilah yang akan menghemat uang Anda!