"Aptallar" için termal enerjinin hesaplanması. termal enerji nedir

Çeşitli yapı teknolojileri ve malzemelerinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır. Örneğin, klasik tuğladan yapılmış bir ev, birçokları için güvenilirlik ile ilişkilidir. Peki ya bunu enerji verimliliği açısından ele alırsak? Bu durumda, tuğla lider konumda olmayacaktır.

Binaların ısıl verim sorununu çözmek için çeşitli tip ve niteliklerde ısıtıcılar kullanılmaya başlandı. Mevcut bir evin duvarının belirli bölümlerine kolayca uygulanabilen ısı yalıtım köpüğünden başlayarak, tam teşekküllü enerji verimli duvar modülleriyle son buluyor. Açıkçası, mevcut bir evi yalıtma girişimleri bazı sonuçlar getirecek, ancak mali açıdan da dahil olmak üzere yeterince etkili olmayacaktır. Bu nedenle, başlangıçta yalıtımla donatılmış paneller şeklinde ucuz çözümler ortaya çıktı. Bunlar, DSP levhaları arasına yapıştırılmış köpüklü yalıtım (polistiren) veya ahşap bir duvar çerçevesine gömülü lifli yalıtım (örneğin mineral yün) olan sandviç panellerdir.

Daha yakın zamanlarda, bir duvar paneli kullanma fikri rafine edildi. Sonuç olarak, tam teşekküllü hermetik duvar modüllerinden enerji tasarruflu evler inşa edilmeye başlandı. Rekor düşük ısı iletkenliğine sahip yalıtım, doğrudan fabrikada modüllerin içinde yetiştirilir.

Duvar modüllerini enerji verimli bir bina biriminin parçası olarak kullanmanın avantajı, ısı enerjisinin dışarıdan içeriye ve tam tersi şekilde transferini en iyi şekilde engelleme yetenekleridir. Ayırt etmeyi öğrenmek için İnşaat malzemeleri onlara göre termofiziksel özellikler, enerji verimli duvar modüllerinin işlerini sandviç panellerden neden daha iyi yaptığını anlamanın yanı sıra, ısı dağılımı için tüm olası mekanizmaları analiz edeceğiz.

Termal enerji sadece üç mekanizma ile aktarılabilir: konveksiyon, ısı iletimi ve termal radyasyon.

termal konveksiyon sıcak moleküllerin bir yerden başka bir yere hareket etmesiyle oluşur. Sıcak havanın yükselme eğilimi, doğal termal konveksiyonun motorudur. Termal iletkenlik termal enerjinin bir molekülden diğerine aktarılmasıdır. Her molekül uzaydaki konumunu değiştirmeyebilir, ancak yine de enerji aktarılacaktır. Sıcak (daha yüksek enerjili) bir molekül, enerjisinin bir kısmını komşu bir molekül daha az ısıtılırsa (daha az enerjiye sahipse) aktarabilir. Kabaca söylemek gerekirse, malzeme ne kadar yoğunsa, daha fazla molekül birbirleriyle temas halindedir, bu da termal iletkenlik için daha fazla fırsat anlamına gelir. termal radyasyon(veya radyasyon enerjisi), görünür ışıkla yakından ilişkili bir elektromanyetik radyasyon şeklidir. kızılötesi Elektromanyetik radyasyon ancak görünür ışığın yayıldığı şekilde yayılır: bir boşluktan, atmosferden, sudan ve bazı ortamlardan. katılar görünür ışığa karşı opak olanlar dahil. Böylece Güneş, ne şekerleme sürecinin ne de ısı iletiminin olmadığı 150 milyon kilometrelik boşlukta Dünya'yı olgunlaştırır. Mutlak sıfırın (-273 C) üzerindeki sıcaklıklarda, herhangi bir madde bir miktar enerji yayar. Bu üç mekanizma genellikle birlikte çalışır. Örneğin, bir fırında hava iletim ve radyasyon yoluyla ısıtılır, bir binadan konveksiyonla yayılır ve daha soğuk nesneleri iletim ve radyasyonla ısıtır.

Şimdi duvar panellerine ve modüllerine bakalım.

Duvar modüllerinin ve panellerin içinde, doğası gereği köpüklü hafif bir madde olan bir ısıtıcı vardır. Bundan iki sonuç çıkar. "Köpüklü", temas halinde olan birkaç molekül anlamına gelir - düşük ısı iletkenliği, “hafif” iyi olduğu anlamına gelir termal radyasyon için reflektör. Yansıma nedeniyle radyasyon enerjisi birikmez, depolanmaz veya iletilmez. Ancak “sandviç” panel, panelden su ve hava sızdığı için tasarımı gereği hava geçirmez değildir, yani konveksiyon sürecinin engellenmesi yoktur. Böylece ısı, konveksiyon yoluyla dağıtılır. Ancak su ve hava tamamen kapalı bir duvar modülünden geçemez, bu yüzden konveksiyon olasılığını azaltır. Modül ne kadar hava geçirmezse, yukarıdaki işlemlerin önemi o kadar az olur.

Bu, yaz aylarında odayı soğutmaya çalıştığınızda güneşten gelen ısının binanın dışında kaldığı anlamına gelir. Kışın evde biriken ısının tamamı içeride kalır ve dışarı çıkmaz.

Termal enerji nedir?

Enerji, bir cismin iş yapabilme yeteneğidir. Aşağıdaki türleri ayırt edilir: elektrik, mekanik, yerçekimi, nükleer, kimyasal, elektromanyetik, termal ve diğerleri.

Birincisi zincir boyunca hareket eden elektronların enerjisidir. Genellikle elektrik motorları yardımıyla mekanik elde etmek için kullanılır.

İkincisi, harekette, bireysel parçacıkların ve cisimlerin etkileşiminde kendini gösterir. elastik cisimlerin gerilmesi, bükülmesi, bükülmesi ve sıkıştırılması sırasında deformasyonlar.

Kimyasal enerji maddeler arasında oluşur. Isı şeklinde serbest bırakılabilir (örneğin yanma sırasında) ve ayrıca elektrik enerjisine dönüştürülebilir (pillerde ve

Elektromanyetik, manyetik ve elektrik alanlarının kızılötesi ve radyo dalgaları şeklinde hareketinin bir sonucu olarak kendini gösterir. Nükleer, radyoaktif maddelerde bulunur ve ağır çekirdeklerin bölünmesi veya akciğerlerin sentezi sonucunda salınır. Yerçekimi - büyük kütlelerin (yerçekimi) yerçekiminden kaynaklanan enerji.

Termal enerji, moleküllerin, atomların ve diğer parçacıkların kaotik hareketi ile bağlantılı olarak ortaya çıkar. Mekanik etki (sürtünme), kimyasal veya nükleer (nükleer fisyon) bir sonucu olarak salınabilir. Isı enerjisinin çoğu yanmadan gelir. Çeşitli türler yakıt. Isıtma, buharlaştırma, ısıtma ve diğer teknolojik işlemler için kullanılır.

Termal enerji, aşağıdakilerden kaynaklanan bir enerji şeklidir. mekanik titreşimler herhangi bir maddenin yapısal elemanları. Onu bir enerji kaynağı olarak kullanma olasılığını belirlemenizi sağlayan parametre, enerji potansiyelidir. Kilowatt (termal) saat veya joule cinsinden ifade edilebilir.

Termal enerji kaynakları ikiye ayrılır:

• öncelik. Maddeler, doğal süreçler nedeniyle enerji potansiyeline sahiptir. Bu tür kaynaklar okyanusları, denizleri, fosil yakıtları vb. içerir. Birincil kaynaklar tükenmez, yenilenebilir ve yenilenemez olarak ayrılır. İlki, termal suları ve termonükleer enerji vb. elde etmek için kullanılabilecek maddeleri içerir. İkincisi güneş, rüzgar, su kaynaklarının enerjisini içerir. Yine diğerleri arasında gaz, petrol, turba, kömür vb.;
• ikincil. Bunlar, enerji potansiyeli doğrudan insanların faaliyetlerine bağlı olan maddelerdir. Örneğin, bunlar ısıtılmış havalandırma emisyonları, belediye atıkları, endüstriyel üretimden (buhar, su, gaz) kaynaklanan sıcak atık ısı taşıyıcılarıdır.

Termal enerji şu anda fosil yakıtların yakılmasıyla üretilmektedir. Ana kaynaklar, toplam enerji tüketiminin %90'ını sağlayan ham petrol, kömürdür. Ancak nükleer enerjinin kullanımı her geçen gün artmaktadır.

Yenilenebilir kaynaklar neredeyse hiç kullanılmamaktadır. Bunun nedeni, onları termal enerjiye dönüştürme teknolojisinin karmaşıklığının yanı sıra bazılarının düşük enerji potansiyelidir.

Termal enerji, kızılötesi fotonların dış elektronlarla etkileşiminin bir sonucu olarak ortaya çıkar. İkincisi fotonları emer ve çekirdekten uzak yörüngelere hareket eder. Böylece maddenin hacmi artar. Termal enerji kızılötesi fotonlar aracılığıyla aktarılır. Özellikle fotonlar, moleküller ve atomlar birbiriyle çarpıştığında, artan termal enerji taşıyıcı konsantrasyonu bölgesinden alçaldığı bölgelere atlar.

Termal enerji şu formülle ifade edilebilir: ΔQ = c.m.ΔT. C - anlamına gelir özısı madde, m vücudun kütlesidir ve ΔT sıcaklık farkıdır.

İki yüzyıl önce ısı ölçüm sistemi, termal enerjinin depolandığı, hiçbir yerde kaybolmadığı, sadece bir yerden diğerine hareket ettiği fikrine dayanıyordu. Hala aşağıdaki kuralları kullanıyoruz:

Isı miktarını ölçmek için suyu ısıtalım ve suyun kütlesini sıcaklık artışıyla çarpalım. Kütle kg olarak alınırsa ve A (sıcaklık) farkı santigrat derece ise, ürünleri Cal veya kcal cinsinden ısı olacaktır.

saat termal enerji transferi başka bir madde varsa, önce kütle su için olduğu gibi sıcaklık artışıyla çarpılmalı ve ardından sonuç maddenin "özgül ısısı" ile çarpılmalıdır.

Belirli bir miktarda yakıt tarafından salınan termal enerjiyi ölçmek için, numuneyi yakmak ve ortaya çıkan ısıyı gözle görülür bir kayıp olmadan suya aktarmak için özel bir cihaza ihtiyaç vardır. Hemen hemen tüm yakıt türleri benzer testlere tabi tutuldu. Tartılan numune, kural olarak, sıkıştırılmış oksijen ile birlikte, suyla bir kaba batırılmış kalın bir metal bombaya yerleştirildi. Daha sonra numune elektrikle yakılarak suyun sıcaklık artışı ölçülmüştür. Suyla birlikte bomba da tüm içeriğiyle ısındı; bu dikkate alınmalıydı.

Termal enerji ve moleküller

Enerjiyi bir gaza aktarmaya yönelik herhangi bir başarılı girişim onu ​​ısıtır ve basıncı (hacim) artırır. AT Kinetik teori Bunu rastgele hareket eden moleküllerin kinetik enerjisindeki bir artışla ilişkilendirdik. Bir gazın termal enerjisi, moleküler ölçekte basitçe kinetik enerjidir. Aynı şey hem sıvı hem de katılar moleküllerin dönme kinetik enerjisini ve titreşimlerinin enerjisini hesaba katmanın gerekli olduğu tek uyarı ile.

Büyük bir hızla bir engele çarpan ve sürtünme nedeniyle içine sıkışan bir mermi hayal edin. Bu durumda, merminin kinetik enerjisi, çevredeki hava ve ahşabın moleküllerine aktarılır ve onlara ek hareket sağlar. Büyük kinetik enerji kaybolur ve bunun yerine termal enerji ortaya çıkar. Isının "sosyalleşmiş" bir kinetik enerji olduğunu varsayarsak, büyük miktarda düzenli kinetik enerjiden oluşan zenginlik, rastgele hareket eden tüm moleküller arasında dağıtılır - "değerli" ve "değersiz". Bir kurşun mermi duvara çarptığında, zengin kinetik enerji deposunun çoğu, tek tek kurşun atomlarının ve duvarın titreşim enerjisine dönüştürülür; eğitimli bir ordunun enerjisi, düzensiz bir kalabalığa dönüşür.

Enerji kullanımıyla ilgili herhangi bir tartışmada, termal enerji (kaotik hareketin enerjisi) ile teknolojide serbest enerji olarak bilinen düzenli hareketin enerjisi arasında ayrım yapmak gerekir. Yani, uçan bir merminin kinetik enerjisi, düzenli bir hareketin enerjisidir - hepsi havuzda bulunur. Biz buna serbest enerji diyoruz çünkü tamamı potansiyel enerjiye dönüştürülebilir; Bunu yapmak için dikey olarak yukarı ateş etmeniz yeterli! Deformasyon enerjisi de sıralanır ve biz de buna serbest enerji diyoruz, çünkü yay bunu yükü kaldırmak için harcayabilir. Hemen hemen tüm kimyasal enerji, elektrik enerjisi ve yüksek sıcaklık radyasyonunun enerjisi gibi serbesttir. Bu enerji formlarından herhangi biri, tüm enerjiyi kullanmanıza izin verir. Kaotik termal enerjinin önemli bir dezavantajı vardır. Hangi hileyi yaparsak yapalım, ısının ancak bir kısmı mekanik enerjiye dönüşebilir.

Bunun nedeni, en iyi durumda bile akla gelebilecek makinelerısıyı mekanik enerjiye dönüştürmek için ısının bir kısmı buzdolabına aktarılır. Aksi takdirde, makine çalışma döngüsünü tekrarlayamaz. Moleküllerin rastgele hareketini, enerjisini serbest hale getirerek tam olarak düzenleyemiyoruz. Bazı kaoslar her zaman kalacaktır. İdeal bir ısı motoruyla ilgili bir düşünce deneyi, kullanılabilecek maksimum ısı oranının (T1-T2) / T1 olduğunu söyler; burada T1, "ısıtıcı" veya kazanın mutlak sıcaklığıdır ve T2, sıcaklığın mutlak sıcaklığıdır. makinenin buzdolabı (mutlak sıcaklığın anlamı hakkında bkz. bölüm 27). Evet, buhar altında yüksek basınç 500 ° K (227 ° C) sıcaklıkta, 300 ° K (27 ° C) sıcaklıkta suya dönüşerek, (500-300) / 500 veya% 40'tan fazla olmayan bir verim verebilir. buhar motoru, gerçek kayıplara ek olarak, ısılarının% 60'ını atmalıdır.

Bundan oldukça açık hale geliyor ki Termal enerji ve termik motorlar modern enerjideki darboğazdır. Tüm makineler sürekli olarak devreye girer termal enerji üretimi, ve içine fırlatılması çevre. Ayrıca, yarı iletken ve nanoteknolojileri geliştirerek elektrik enerjisine verimli dönüşüm problemlerini çözmek oldukça mümkünse, o zaman bir ısı motorunun düşük verim problemi çözülemez.

Maksimum verimlilik (T1-T2)/T1 veya 1-(T2/T1)'dir. Yani T1 ne kadar yüksekse (veya T2 ne kadar düşükse) verim birliğe o kadar yakındır. Maliyetleri azaltmak için, enerji santralleri ısıtıcının veya kazanın mümkün olan en yüksek T1 sıcaklığı ile yapmaya çalışıyor. Yağın yanmaya başlaması ve metalin erimeye başlaması ciddi kısıtlamalar ortaya çıkar. Sabit bir ısı kaynağı ile T2 sıcaklığı, uzun süre ortam sıcaklığından daha düşük hale getirilemez. Pratikte, kimyasal veya atom enerjisini doğrudan kullanmanın bir yolu yok. Önce onu termal enerjiye dönüştürmeliyiz ve ancak bundan sonra büyük termal kayıplardan kaçınamayız.

Paradoksal görünebilir, ancak düşünce deneylerine dayanan aynı akıl yürütme, başka bir ihtiyaç ortaya çıktığında - serbest enerjiden ısı elde etmek, yani. bir daireyi elektrikle ısıtmak istediğimizde, yüksek verim elde edebileceğimizi söylüyor (k.p.d.).

Serbest enerjiyi kullanarak, küçük bir makinenin yardımıyla, soğuk bir sokaktan sıcak bir odaya ısı enerjisini "pompalayabiliriz". Özünde, böyle bir ısı pompası termal enerji tüketimi dondurucu bölmesi odanın dışına yerleştirilmiş, ters çevrilmiş bir buzdolabı hizmet verebilir.

Elektrik lambalarına güç vermek, torna tezgahı sürmek veya bir tepeye su pompalamak vb. gibi yararlı işler yapmak için güneş ışığını, kömürü veya suyu kullanarak, neredeyse kaçınılmaz bir yan ürün olarak tekrar tekrar termal enerjiye geliriz (nedeniyle sürtünme) ve en olası nihai ürün. Lambanın ışığı duvarlar tarafından emildiğinde, makine metali kestiğinde veya su okyanusa geri aktığında, başlangıçta yakıttan alınan enerji sonunda tamamen ısıya dönüştürülür. Ve eğer başlangıçta ısı ile uğraşıyorsak, o zaman son aşamada daha düşük bir sıcaklık olacaktır. Daha fazla kullanım için pratik olarak uygun değildir. Elbette, başka bir son bulabilirsin - ışığın yıldızlararası boşluğa yayılmasına, makinenin yayı bükmesine ve suyu tepenin üstünde bırakmasına izin ver, ancak kural olarak, nihai ürün hala termal enerjidir. . (Geçen yıl boyunca dünyadaki tüm arabalarda benzinin yanmasından elde edilen tüm enerji, nihayetinde havayı ve dünyayı ısıtmaya geçti - işte böyle çıkıyor).

Basitçe kompleks hakkında – Termal enerji

• Resim, resim, fotoğraf galerisi.
• Termal enerji miktarının belirlenmesi, enerji kaybı - temel bilgiler, fırsatlar, beklentiler, gelişme.
• İlginç gerçekler, faydalı bilgiler.
• Yeşil haber - Termal enerji miktarının belirlenmesi, enerji kaybı.
• Malzemelere ve kaynaklara bağlantılar - Termal enerji.

Burada bir sözlük tanımı vermeyeceğim. Termal enerji . Parmaklarda her şeyi açıklamaya çalışacağım. Makale uzmanlar için değildir.

Neyin farklı olduğunu düşün sıcak su soğuktan, suyun sıcaklığını ne etkiler?

İçinde bulunan ısı miktarında farklılık gösterir. Bu sıcaklık, yani termal enerji gözle görülemez, dokunulamaz, sadece hissedilebilir. 0°C'den daha yüksek sıcaklığa sahip herhangi bir su, bir miktar ısı içerir. Suyun sıcaklığı (buhar veya yoğuşma) ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla ısı içerir.

Isı, °C cinsinden değil, MWh (Megawatt/saat) cinsinden Kalori, Joule cinsinden ölçülür.

Tarifeler Gigakalori başına Grivnası olarak onaylandığından, ölçü birimi olarak Gcal alacağız.

Böylece sıcak su, suyun kendisinden ve içerdiği termal enerji veya ısıdan (Gcal) oluşur. Su, gigakalori ile doymuş gibi görünüyor. Sudaki Gcal ne kadar fazlaysa, o kadar sıcaktır. Bazen sıcak suya ısı taşıyıcı denir, yani. sıcaklık getirir.

Isıtma sistemlerinde, soğutucu (sıcak su) ısıtma sistemine bir sıcaklıkta girer ve diğerinde çıkar. Yani, bir miktar sıcaklıkla geldi ve bir başkasıyla ayrıldı. Soğutma sıvısı, ısıtma radyatörleri aracılığıyla ısının bir kısmını çevreye verir. Sisteme dönmeyen ve Gcal cinsinden ölçülen bu kısım için birilerinin ödeme yapması gerekiyor.

Sıcak su temini (veya ısıtma sisteminde bir acele) durumunda, tüm suyu tüketiriz ve buna bağlı olarak içindeki %100 Gcal'in tamamını sisteme geri iade etmeyiz.

Bu nedenle, bir apartmana veya özel bir eve ölçüm üniteleri kurarken, tesislerimiz tarafından tüketilen ısı (Gcal) için doğrudan ödeme yapacağız. Ölçüm cihazı yoksa tükettiğimiz ısı miktarı kadar ücretlendiriliriz. tarifeye göre". Ayrıca, bu "oranda", bizim tarafımızdan tüketilen ısı miktarından birkaç kat daha yüksek olabilir. Bu nedenle bugün, her zamankinden daha fazla, termal enerji ölçüm ünitelerinin kurulması sorunu ortaya çıkıyor.

Termal enerji muhasebesi nedir.

Bir termal enerji ölçüm birimi, bir cihaz kompleksidir, bu yüzden ona düğüm denir.

Teknik olarak böyle görünüyor. Isıtma şebekelerinin boru hatlarına aşağıdakiler kesilir (beslemeye, dönüşe, DHW şebekesine):

• akış ölçerler - geçen soğutma sıvısı miktarını ölçün;
• sıcaklık sensörleri - soğutucunun sıcaklığını ölçün;
• ve (her zaman değil) basınç sensörleri - boru hatlarındaki basıncı ölçün.

Cihazların türüne bağlı olarak, cihazların bir tür voltaj, otonom veya şebeke ile beslenmesi gerekir.

Bu cihazlar, bilanço (BP) ve operasyonel sorumluluk (EO) sınırına mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir, yani. ağlarınızın başladığı yere. Isı tedarik sözleşmesinin uygun bir kanunu veya eki olmalıdır.

Cihazlar BP ve EO sınırında çarpmazsa, ısı tedarik şirketi, her bir boru hattı için kayıt cihazlarının kurulum yerine BP sınırından ısı şebekeleri bölümündeki ısı kayıplarını hesaplar. döşeme yöntemi (yeraltı / yer), ağın çapı ve boru hatlarının ısı yalıtımının varlığı.

Isı ölçüm ünitesinin okumalarına ek olarak, ısı kayıpları için ödeme, denge yöntemiyle ücretlendirilir. Ödeme faturasında genellikle ayrı bir satır olarak tahsis edilirler. Bazı ısı tedarik şirketlerinde ısı kayıpları dikkate alınmaz, ısı sayacının okumalarına göre hesaplanır.

İtibaren ölçü aletleri teller, istediğiniz gibi bir ısı kaydediciye veya bir ısı ölçere veya bir ısı ölçere sinyal gönderir. Isı kaydedici, verileri hafızasına kaydeder ve arşivinde üreticinin belirlediği süre kadar saklar.

Örneğin, son 15 gün için saatlik okumalar, son 45 gün için günlük okumalar, son 12 aya ait aylık okumalar saklanabilir.

Bu verilere dayanarak, ısı kaydedici, ödemesini yaptığımız Gcal'i matematiksel olarak hesaplar.

Ancak bir termik enerji ölçüm ünitesinin kurulumu tasarruf sağlamaz!

Bir ısı ölçüm ünitesi kurarsanız ve aynı zamanda şimdi mutluluğun geldiğini varsayarsanız - bu tam bir yanılsamadır! Paradan tasarruf etmek için, ısı tedarik şirketinin aslında “sayaca göre” daha az şarj etmeye başlaması gerekir. Bunun için gerekli sayaçtan veri alın ve ısıtma şebekesine aktarın ! Bu size para kazandıracak olan şeydir!