"인형"의 열 에너지 설명. 열에너지란?
다양한 건축 기술과 자재에는 장단점이 있습니다. 예를 들어, 고전 벽돌로 지어진 집은 많은 사람들에게 신뢰성과 관련이 있습니다. 그러나 에너지 효율성 측면에서 고려한다면 어떨까요? 이 경우 벽돌은 선두 위치를 차지하지 않습니다.
건물의 열효율 문제를 해결하기 위해 다양한 종류와 품질의 히터가 사용되기 시작했습니다. 기존 주택 벽의 특정 부분에 간단히 적용할 수 있는 단열 폼에서 시작하여 본격적인 에너지 효율적인 벽 모듈로 끝납니다. 분명히 기존 주택을 단열하려는 시도는 일부 결과를 가져올 것이지만 재정적 관점을 포함하여 충분히 효과적이지 않을 것입니다. 따라서 저렴한 솔루션은 처음에 단열재가 장착 된 패널 형태로 나타났습니다. 이들은 DSP 보드 사이에 접착된 발포 단열재(폴리스티렌)인 샌드위치 패널이거나 나무 벽의 프레임에 내장된 섬유 단열재(예: 미네랄 울)입니다.
최근에는 벽 패널을 사용하는 아이디어가 세련되었습니다. 결과적으로 본격적인 밀폐 벽 모듈로 에너지 효율적인 주택이 건설되기 시작했습니다. 열전도율이 기록적으로 낮은 단열재는 공장에서 직접 모듈 내부에서 성장합니다.
에너지 효율적인 건물 단위의 일부로 벽 모듈을 사용하는 장점은 외부에서 내부로 또는 그 반대로 열 에너지가 전달되는 것을 가장 잘 차단할 수 있다는 것입니다. 구별하는 법을 배우려면 건축 자재그들에 따르면 열물리적 성질, 왜 에너지 효율적인 벽 모듈이 샌드위치 패널보다 더 잘 작동하는지 이해하기 위해 가능한 모든 열 분배 메커니즘을 분석할 것입니다.
열 에너지는 다음 세 가지 메커니즘을 통해서만 전달될 수 있습니다. 대류, 열전도 및 열복사.
열 대류뜨거운 분자가 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 때 발생합니다. 뜨거운 공기가 상승하는 경향은 자연 열 대류의 엔진입니다. 열 전도성한 분자에서 다른 분자로의 열 에너지 전달입니다. 각 분자는 공간에서 위치를 바꾸지 않을 수 있지만 그럼에도 불구하고 에너지는 전달됩니다. 뜨거운(더 높은 에너지) 분자는 이웃 분자가 덜 가열되면(에너지가 더 적음) 에너지의 일부를 이웃 분자로 전달할 수 있습니다. 대략적으로 말하면, 재료의 밀도가 높을수록 더 많은 분자열전도율에 대한 더 많은 기회를 의미합니다. 열복사(또는 복사 에너지)는 가시 광선과 밀접하게 관련된 전자기 복사의 한 형태입니다. 적외선 전자기 방사선그러나 가시광선이 전파하는 것과 정확히 같은 방식으로 전파됩니다. 즉, 진공을 통해, 대기를 통해, 물을 통해, 일부를 통해 전파됩니다. 고체, 가시광선에 불투명한 것을 포함합니다. 따라서 태양은 1억 5,000만 킬로미터의 진공을 통해 지구를 성숙시키며, 이 곳에서는 당과나 열전도 과정이 없습니다. 절대 영도(-273C) 이상의 온도에서 모든 물질은 약간의 에너지를 방출합니다. 이 세 가지 메커니즘은 종종 함께 작동합니다. 예를 들어, 용광로 안의 공기는 전도와 복사에 의해 가열되고, 대류에 의해 건물을 통해 확산되며, 전도와 복사에 의해 더 차가운 물체를 가열합니다.
이제 벽 패널과 모듈을 살펴보겠습니다.
벽 모듈 및 패널 내부에는 본질적으로 발포 가벼운 물질인 히터가 있습니다. 이로부터 두 가지 결론이 나온다. "발포"는 접촉하는 분자가 거의 없음을 의미합니다. 낮은 열전도율, "빛"은 좋은 것을 의미합니다 방열 반사판. 반사로 인해 복사 에너지가 축적, 저장 또는 전송되지 않습니다. 그러나 "샌드위치" 패널은 물과 공기가 패널을 통해 스며들기 때문에 설계상 기밀이 아닙니다. 대류 과정의 차단이 없습니다. 따라서 열은 대류에 의해 발산됩니다. 그러나 물과 공기는 완전히 밀봉된 벽 모듈을 통과할 수 없기 때문에 대류의 가능성을 줄입니다. 모듈이 밀폐될수록 위 프로세스의 중요성이 줄어듭니다.
이것은 여름에 방을 식히려고 할 때 태양의 열이 건물 외부에 머무른다는 것을 의미합니다. 겨울에는 집에 축적된 모든 열이 내부에 남아 외부로 나가지 않습니다.
열에너지란?
에너지는 일을 할 수 있는 신체의 능력입니다. 전기, 기계, 중력, 핵, 화학, 전자기, 열 및 기타 유형이 구별됩니다.
첫 번째는 사슬을 따라 움직이는 전자의 에너지입니다. 종종 전기 모터의 도움으로 기계를 얻는 데 사용됩니다.
두 번째는 움직임, 즉 개별 입자와 몸체의 상호 작용에서 나타납니다. 탄성체의 인장, 굽힘, 비틀림 및 압축 중 변형.
화학 에너지는 물질 사이에서 발생합니다. 열의 형태로(예: 연소 중) 방출될 수 있을 뿐만 아니라 전기 에너지(배터리 및
전자기는 적외선 및 전파 등의 형태로 자기장 및 전기장의 움직임의 결과로 나타납니다. 핵은 방사성 물질에 포함되어 있으며 무거운 핵의 분열이나 폐 합성의 결과로 방출됩니다. 중력 - 거대한 물체의 중력(중력)으로 인한 에너지.
열 에너지는 분자, 원자 및 기타 입자의 무질서한 움직임과 관련하여 발생합니다. 기계적 작용(마찰), 화학적 또는 핵분열(핵분열)의 결과로 방출될 수 있습니다. 대부분의 열에너지는 연소에서 나옵니다. 다양한 종류연료. 가열, 증발, 가열 및 기타 기술 공정에 사용됩니다.
열에너지는 기계적 진동모든 물질의 구조적 요소. 에너지원으로 사용할 가능성을 결정할 수 있는 매개변수는 에너지 포텐셜입니다. 킬로와트(열) 시간 또는 줄 단위로 표시할 수 있습니다.
열 에너지 소스는 다음과 같이 나뉩니다.
- 일 순위. 물질은 자연적 과정으로 인해 에너지 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 소스에는 해양, 바다, 화석 연료 등이 포함됩니다. 1차 소스는 무진장, 재생 가능 및 재생 불가능으로 구분됩니다. 전자에는 열수와 열핵 에너지 등을 얻는 데 사용할 수 있는 물질이 포함됩니다. 두 번째는 태양, 바람, 수자원의 에너지를 포함합니다. 기타 가스, 석유, 이탄, 석탄 등이 포함됩니다.
- 중고등 학년. 이들은 에너지 잠재력이 사람들의 활동에 직접적으로 의존하는 물질입니다. 예를 들어, 가열된 환기 배출물, 도시 폐기물, 산업 생산(증기, 물, 가스)에서 발생하는 뜨거운 폐열 운반체 등이 있습니다.
열 에너지는 현재 화석 연료를 태워서 생산됩니다. 주요 공급원은 원유, 석탄으로 전체 에너지 소비의 90%를 차지합니다. 그러나 원자력의 사용은 날로 증가하고 있습니다.
재생 가능한 자원은 거의 사용되지 않습니다. 이것은 열 에너지로 변환하는 기술의 복잡성과 일부의 낮은 에너지 잠재력 때문입니다.
열 에너지는 적외선 광자와 외부 전자의 상호 작용의 결과로 발생합니다. 후자는 광자를 흡수하고 핵에서 멀리 떨어진 궤도로 이동합니다. 따라서 물질의 부피가 증가합니다. 열 에너지는 적외선 광자를 통해 전달됩니다. 특히, 광자는 분자와 원자가 서로 충돌할 때 열에너지 운반체의 농도가 증가한 영역에서 낮아진 영역으로 점프합니다.
열 에너지는 공식으로 표현될 수 있습니다. ΔQ = c.m.ΔT. C - 약자 비열물질, m은 본체의 질량, ΔT는 온도차입니다.
2세기 전의 열 측정 시스템은 열 에너지가 저장되어 어디에서나 사라지지 않고 한 곳에서 다른 곳으로만 이동한다는 아이디어에 기반을 두고 있습니다. 우리는 여전히 다음 규칙을 사용합니다.
열량을 측정하기 위해 물을 가열하고 물의 질량에 온도 증가분을 곱해 보겠습니다. 질량이 kg으로 표시되고 차이 A(온도)가 섭씨로 표시되면 제품의 열은 Cal 또는 kcal로 표시됩니다.
~에 열에너지의 전달어떤 다른 물질의 경우, 먼저 질량에 물의 경우처럼 온도 증가를 곱한 다음 그 결과에 물질의 "비열"을 곱해야 합니다.
특정 양의 연료에서 방출되는 열 에너지를 측정하려면 샘플을 태우고 결과 열을 물로 눈에 띄게 손실하지 않고 전달하는 특수 장치가 필요합니다. 거의 모든 유형의 연료가 유사한 테스트를 거쳤습니다. 칭량된 샘플은 일반적으로 압축 산소와 함께 물이 담긴 용기에 담긴 두꺼운 금속 폭탄에 넣어졌습니다. 그런 다음 시료를 전기로 태우고 물의 온도 상승을 측정했습니다. 물과 함께 모든 내용물이 담긴 폭탄도 가열되었습니다. 이것은 고려되어야 했다.
열에너지와 분자
에너지를 가스로 성공적으로 전달하려는 시도는 가스를 가열하여 압력(체적)을 증가시킵니다. 에 운동 이론우리는 이것을 무작위로 움직이는 분자의 운동 에너지 증가와 연관시켰습니다. 기체의 열에너지는 단순히 분자 규모의 운동 에너지입니다. 액체 및 액체 모두에 대해 동일하게 말할 수 있습니다. 고체분자 회전의 운동 에너지와 진동 에너지를 고려해야 한다는 유일한 주의 사항이 있습니다.
빠른 속도로 장애물에 부딪힌 총알이 마찰로 인해 막혀 있다고 상상해 보십시오. 이 경우 총알의 운동 에너지는 주변 공기와 나무의 분자로 전달되어 추가 운동을 제공합니다. 거대한 운동 에너지가 사라지고 대신 열 에너지가 나타납니다. 열이 "사회화된" 운동 에너지라고 가정하면 엄청난 양의 정렬된 운동 에너지로 구성된 부가 무작위로 움직이는 모든 분자("가치"와 "무가치")에 분배됩니다. 납 총알이 벽에 부딪히면 풍부한 운동 에너지 저장의 대부분이 개별 납 원자와 벽의 진동 에너지로 변환됩니다. 훈련된 군대의 에너지는 무질서한 군중으로 타락합니다.
에너지 사용과 관련된 문제에 대해 논의할 때 열 에너지(혼돈 운동 에너지)와 기술에서 자유 에너지로 알려진 질서 있는 운동 에너지를 구별하는 것이 필요합니다. 따라서 날아가는 총알의 운동 에너지는 질서 정연한 움직임의 에너지입니다. 이 에너지는 모두 풀에 포함되어 있습니다. 전체가 잠재적 에너지로 바뀔 수 있기 때문에 우리는 그것을 자유 에너지라고 부릅니다. 이렇게 하려면 수직으로 쏘기만 하면 됩니다! 변형 에너지도 정렬되며 스프링이 하중을 들어 올리는 데 사용할 수 있기 때문에 자유 에너지라고도 합니다. 전기 에너지와 고온 복사 에너지와 마찬가지로 거의 모든 화학 에너지는 자유입니다. 이러한 형태의 에너지를 사용하면 모든 에너지를 사용할 수 있습니다. 혼돈 열 에너지에는 한 가지 중요한 단점이 있습니다. 우리가 어떤 속임수를 쓰든 열의 일부만이 기계적 에너지로 바뀔 수 있습니다.
이것은 심지어 최고의 상상할 수 있는 기계열을 기계적 에너지로 변환하기 위해 열의 일부가 냉장고로 전달됩니다. 그렇지 않으면 기계가 작업 주기를 반복할 수 없습니다. 우리는 분자의 무작위 운동을 완전히 주문할 수 없으며 에너지를 자유로 바꿉니다. 약간의 혼란은 항상 남아 있을 것입니다. 이상적인 열 기관에 대한 사고 실험에 따르면 사용할 수 있는 열의 최대 비율은 (T1-T2) / T1입니다. 여기서 T1은 "히터" 또는 보일러의 절대 온도이고 T2는 보일러의 절대 온도입니다. 기계의 냉장고(절대 온도의 의미에 대해서는 27장 참조). 예, 아래에 증기 고압 500 ° K (227 ° C)의 온도에서 300 ° K (27 ° C)의 온도로 물로 변하는 것은 (500-300) / 500 또는 40 % 이하의 효율을 줄 수 있습니다. 증기 기관은 실제 손실 외에도 열의 60%를 버려야 합니다.
이것으로부터 열에너지열 엔진은 현대 에너지의 병목 현상입니다. 모든 기계는 연속 열에너지 생산, 그리고 그것의 배출 환경. 더욱이 반도체와 나노기술을 발전시켜 효율적인 전기에너지로의 변환 문제를 해결할 수 있다면 열기관의 낮은 효율 문제는 해결될 수 없다.
최대 효율은 (T1-T2)/T1 또는 1-(T2/T1)입니다. 따라서 T1이 높을수록(또는 T2가 낮을수록) 효율성이 1에 가깝습니다. 비용을 줄이기 위해 발전소에서는 히터 또는 보일러의 가능한 가장 높은 온도 T1을 사용하려고 합니다. 기름이 타기 시작하고 금속이 녹기 시작하면 심각한 제한이 발생합니다. 지속적으로 열을 공급하는 온도 T2는 오랫동안 주변 온도보다 낮을 수 없습니다. 실제로 우리는 화학 또는 원자 에너지를 직접 사용할 수 있는 방법이 없습니다. 먼저 열 에너지로 변환해야 하며 그 후에야 큰 열 손실을 피할 수 없습니다.
역설적으로 보일 수 있지만 사고 실험을 기반으로 한 동일한 추론에 따르면 자유 에너지에서 열을 얻기 위해 또 다른 필요성이 발생할 때, 즉 전기로 아파트를 난방하려는 경우 고효율(k.p. d.)을 달성할 수 있습니다.
작은 기계의 도움으로 자유 에너지를 사용하여 추운 거리에서 따뜻한 방으로 열 에너지를 "펌핑"할 수 있습니다. 본질적으로 이러한 히트 펌프는 열 에너지 소비냉장고를 뒤집어서 방 밖에있는 냉동실을 사용할 수 있습니다.
햇빛, 석탄 또는 물을 사용하여 전기 램프에 전원을 공급하거나 선반을 운전하거나 언덕 위로 물을 퍼 올리는 등의 유용한 일을 함으로써 우리는 거의 피할 수 없는 부산물로서 열 에너지를 계속해서 얻게 됩니다. 마찰) 및 가장 가능성이 높은 최종 제품입니다. 램프의 빛이 벽에 흡수되면 기계가 금속을 절단하거나 물이 다시 바다로 흘러들어가 원래 연료에서 받은 에너지가 결국 완전히 열로 변환됩니다. 그리고 우리가 처음에 열을 다루고 있었다면 마지막 단계에서 더 낮은 온도가 있을 것입니다. 더 이상 사용하기에는 사실상 부적합합니다. 물론 다른 끝을 생각해 낼 수 있습니다. 빛이 성간 공간으로 방출되도록하고 기계가 스프링을 비틀고 물을 언덕 꼭대기에 남겨 두지 만 일반적으로 최종 제품은 여전히 열 에너지입니다. . (지난 1년 동안 전 세계의 모든 자동차에서 휘발유 연소로 인한 모든 에너지는 궁극적으로 공기와 지구를 가열하는 데 사용되었습니다. 이것이 결과입니다.)
단지에 대해 간단히 – 열 에너지
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여기서 사전적 정의를 내리지는 않겠습니다. 열에너지 . 나는 손가락으로 모든 것을 설명하려고 노력할 것입니다. 이 기사는 전문가를 위한 것이 아닙니다.
뭐가 다른지 생각해봐 뜨거운 물추위, 무엇이 물의 온도에 영향을 미칩니 까?
그 안에 포함된 열의 양이 다릅니다. 이 따뜻함, 즉 열에너지는 보거나 만질 수 없고 오직 느낄 수만 있습니다. 온도가 0°C보다 높은 모든 물에는 어느 정도의 열이 포함되어 있습니다. 물(증기 또는 응축수)의 온도가 높을수록 더 많은 열을 포함합니다.
열은 °C가 아닌 칼로리, 줄, MWh(시간당 메가와트)로 측정됩니다.
관세는 기가칼로리당 그리브냐 단위로 승인되었으므로 Gcal을 측정 단위로 사용합니다.
따라서 온수는 물 자체와 그 안에 포함된 열 에너지 또는 열(Gcal)로 구성됩니다. 물은 기가칼로리로 포화된 것 같습니다. 물에 Gcal이 많을수록 더 뜨겁습니다. 때로는 뜨거운 물을 열 운반체라고합니다. 따뜻함을 가져다줍니다.
난방 시스템에서 냉각수(뜨거운 물)는 한 온도에서 난방 시스템에 들어가고 다른 온도에서 나옵니다. 즉, 그는 한 양의 따뜻함을 가지고 와서 다른 양만큼 떠났습니다. 냉각수는 난방 라디에이터를 통해 일부 열을 환경에 방출합니다. 시스템에 반환되지 않고 Gcal로 측정되는 이 부분에 대해 누군가 지불해야 합니다.
온수 공급의 경우(또는 난방 시스템의 급한 경우) 모든 물을 소비하므로 그 안에 있는 모든 100% Gcal을 시스템에 반환하지 않습니다.
따라서 아파트 건물이나 개인 주택에 계량기를 설치할 때 구내에서 소비되는 열(Gcal)을 직접 지불합니다. 계량기가 없을 경우 소비한 열량만큼 요금을 부과합니다. 관세로". 더욱이, 이 "속도"는 실제로 우리가 소비하는 열의 양보다 몇 배 더 높을 수 있습니다. 그렇기 때문에 오늘날 그 어느 때보다 열 에너지 계량 장치 설치 문제가 발생합니다.
열에너지 회계란?
열에너지 측정 장치는 장치의 복합체이므로 노드라고 합니다.
기술적으로 이렇게 보입니다. 다음은 난방 네트워크의 파이프라인으로 절단됩니다(공급, 반환, DHW 네트워크).
- 유량계 - 통과한 냉각수의 양을 측정합니다.
- 온도 센서 - 냉각수의 온도를 측정합니다.
- 및 (항상 그런 것은 아님) 압력 센서 - 파이프라인의 압력을 측정합니다.
장치에는 장치 유형에 따라 일종의 전압(자동 또는 주전원)이 공급되어야 합니다.
이러한 장치는 대차 대조표(BP)와 운영 책임(EO)의 경계에 최대한 가깝게 삽입해야 합니다. 네트워크가 시작되는 곳으로. 열 공급 계약에는 적절한 법령 또는 부속서가 있어야 합니다.
장치가 BP와 EO의 경계에서 충돌하지 않으면 열 공급 회사는 BP 경계에서 각 파이프 라인의 기록 장치 설치 장소까지의 열 네트워크 섹션에서 열 손실을 계산합니다. 설치 방법 (지하 / 지상), 네트워크의 직경 및 파이프 라인의 단열재 존재.
열 손실에 대한 지불은 균형 방식에 의한 열량계의 판독값에 추가로 부과됩니다. 지불 송장에서 일반적으로 별도의 라인으로 할당됩니다. 일부 열 공급 회사에서는 열 손실이 고려되지 않고 열 미터의 판독 값에 따라 계산됩니다.
에서 측정기전선은 원하는 대로 열 기록기, 열 측정기 또는 열 측정기에 신호를 보냅니다. 열 기록 장치는 데이터를 메모리에 기록하고 제조업체가 지정한 기간 동안 아카이브에 저장합니다.
예를 들어, 지난 15일 동안의 시간별 판독값, 지난 45일 동안의 일일 판독값, 지난 12개월 동안의 월별 판독값을 저장할 수 있습니다.
이 데이터를 기반으로 열 기록기는 우리가 지불하는 Gcal을 수학적으로 계산합니다.
그러나 열에너지 계량기의 설치는 비용 절감으로 이어지지 않습니다!
열량 측정 장치를 설치하고 동시에 행복이 왔다고 가정하면 이것은 완전한 착각입니다! 돈을 절약하려면 열 공급 회사가 실제로 "미터에 따라"더 적게 청구하기 시작해야합니다. 이를 위해서는 필요하다 계량기에서 데이터를 가져와 난방 네트워크로 전송 ! 이것은 당신에게 돈을 절약 할 것입니다!