Тепловая энергия: единицы измерения и их правильное использование. Единицы измерения энергии, мощности и их правильное использование

Тепловая энергия - это система измерения теплоты, которая была изобретена и используется еще два столетия назад. Основным правилом работы с данной величиной было то, что тепловая энергия сохраняется и не может просто исчезнуть, но может перейти в другой вид энергии.

Существует несколько общепринятых единиц измерения тепловой энергии . В основном их используют в промышленных отраслях, таких как . Внизу описаны самые распространенные из них:

Любая единица измерения, входящая в систему СИ, имеет предназначение в определении суммарного количества того или иного вида энергии, такого как выделения тепла или электроэнергия. Время проведения измерения и количество не влияют на эти величины, почему можно их использовать как для потребляемой, так и для уже потребленной энергии. Кроме того, любая передача и прием, а также потери тоже исчисляются в таких величинах.

Где применяют единицы измерения тепловой энергии

Единицы измерения энергии, переведенные в тепловую

Для наглядного примера ниже приведены сравнения различных популярных показателей СИ с тепловой энергией:

1 ГДж равен 0,24 Гкал, что в электрическом эквиваленте равняется 3400 миллионов кВт на час. В эквиваленте тепловой энергии 1 ГДж = 0,44 тонны пара;
В то же время 1 Гкал = 4,1868 ГДж = 16000 млн. кВт на час = 1,9 тонн пара;
1 тонна пара равняется 2,3 ГДж = 0,6 Гкал = 8200 кВт на час.

В данном примере приводимая величина пара принята за испарение воды при достижении 100°С.

Чтобы провести расчеты количества тепла, используется следующий принцип: для получения данных о количестве тепла его используют в нагревании жидкости, после чего масса воды умножается на пророщенную температуру. Если в СИ масса жидкости измеряется килограммами, а температурные перепады в градусах Цельсия, то результатом таких расчетов будет количество теплоты в килокалориях.

Если есть необходимость в передаче тепловой энергии от одного физического тела другому, и вы хотите узнать возможные потери, то стоит массу получаемого тепла вещества умножить на температуру повышения, а после узнать произведение получаемого значения на «удельную теплоемкость» вещества.

Больше всего в морозные зимние месяцы все люди ждут Нового года, а меньше всего - квитанций за отопление. Особенно не любят их жители многоквартирных домов, которые сами не имеют возможности контролировать количество поступающего тепла, и часто счета за него оказываются просто фантастическими. В большинстве случаев в таких документах в качестве единицы измерения стоит Гкал, которая расшифровывается как «гигакалория». Давайте узнаем, что это такое, как рассчитать гигакалории и перевести в другие единицы.

Что называется калорией

Сторонникам здорового питания или тем, кто усиленно следит за своим весом, знакомо такое понятие, как калория. Это слово означает количество энергии, получаемой в результате переработки организмом съеденной пищи, которую необходимо использовать, иначе человек начнет поправляться.

Как ни парадоксально, но эта же величина используется для измерения количества тепловой энергии, используемой для обогрева помещений.

В качестве сокращения эта величина обозначается как «кал», или в английском cal.

В метрической системе измерений эквивалентом калории считается джоуль. Так, 1 кал = 4,2 Дж.

Значение калорий для жизни человека

Помимо разработки различных диет для похудения, эта единица используется для измерения энергии, работы и теплоты. В связи с этим распространено такое понятия, как «калорийность» - то есть теплота сгораемого топлива.

В большинстве развитых государств при расчете отопления люди платят уже не за количество потребленных кубометров газа (если оно газовое), а именно за его калорийность. Иными словами, потребитель платит за качество используемого топлива: чем оно выше, тем меньше газа придется израсходовать для нагрева. Такая практика снижает возможность разбавки используемого вещества другими, более дешевыми и менее калорийными соединениями.

Гигакалория - это что такое и сколько в ней калорий?

Как понятно из определения, размер 1 калории невелик. По этой причине для вычисления больших величин, особенно в энергетике, она не используется. Вместо нее употребляется такое понятие, как гигакалория. Это величина, равная 10 9 калорий, а записывается она в виде сокращения «Гкал». Получается, что в одной гигакалории один миллиард калорий.

Помимо этой величины иногда используется и несколько меньшая - Ккал (килокалория). В ней помещается 1000 кал. Таким образом, можно считать, что одна гигакалория - это миллион килокалорий.

Стоит иметь в виду, что иногда килокалорию записывают просто как «кал». Из-за этого возникает путаница, и в отдельных источниках указывается, что в 1 Гкал - 1 000 000 кал, хотя в реальности речь идет о 1 000 000 Ккал.

Гекакалория и гигакалория

В энергетике в большинстве случаев используется в качестве единицы измерения Гкал, но ее часто путают с таким понятием, как «гекакалория» (она же гектокалория).

В связи с этим сокращение «Гкал» некоторые люди расшифровывают как «гекакалория» или «гектокалория». Однако это неправильно. На самом деле вышеупомянутых единиц измерения не существует, и исползование их в речи - результат безграмотности, и не более того.

Гигакалория и гигакалория/час: в чем разница

Помимо рассматриваемой вымышленной величины, в квитанциях иногда встречается такое сокращение, как «Гкал/час». Что же оно означает и чем отличается от обычной гигакалории?

Данная единица измерения показывает, какое количество энергии было использовано за один час.

В то время как просто гигакалория - это величина измерения потребленного тепла за неопределенный промежуток времени. Лишь от потребителя зависит, какие временные рамки будут указаны в этой категории.

Значительно реже встречается сокращение Гкал/м 3. Оно означает, сколько гигакалорий нужно использовать, чтобы нагреть один кубический метр вещества.

Формула гигакалории

Рассмотрев определение изучаемой величины, стоит, наконец-то, узнать, как же вычислить, сколько гигакалорий используется для обогрева помещения в отопительный сезон.

Для особо ленивых людей в интернете существует масса онлайн-ресурсов, где представлены специально запрограммированные калькуляторы. В них достаточно ввести свои числовые данные - и они сами высчитают количество потребляемых гигакалорий.

Однако неплохо бы уметь это делать самостоятельно. Для этого существует несколько вариантов формулы. Наиболее простая и понятная среди них следующая:

Тепловая энергия (Гкал/час) = (М 1 х (Т 1 -Т хв)) - (М 2 х (Т 2 -Т хв)) /1000, где:

М 1 - масса теплопереносящего вещества, которое подается по трубопроводу. Измеряется в тоннах.
М 2 - масса теплопереносящего вещества, возвращающегося по трубопроводу.
Т 1 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, измеряется в Цельсиях.
Т 2 - температура теплоносителя в возвращающегося обратно.
Т хв - температура холодного источника (воды). Обычно равна пяти поскольку именно такова минимальная температура воды в трубопроводе.

Почему ЖКХ при расчетах за отопление завышают количество потраченной энергии

Проводя собственные расчеты, стоит обратить внимание, что ЖКХ слегка завышают нормативы потребления тепловой энергии. Мнение, что они на этом пытаются дополнительно подзаработать, ошибочно. Ведь в стоимость 1 Гкал уже включено и обслуживание, и зарплаты, и налоги, и дополнительная прибыль. Такая "надбавка" связана с тем, что при транспорте горячей жидкости по трубопроводу в холодное время года она имеет тенденцию остывать, то есть происходят неизбежные теплопотери.

В цифрах это выглядит следующим образом. Согласно нормативам, температура воды в трубах для обогрева должна минимум составлять +55 °C. А если учесть, что минимальная t воды в энергосистемах равна +5 °C, то нагреть ее надо на 50 градусов. Получается, что на каждый кубометр используется 0,05 Гкал. Однако, чтобы компенсировать теплопотери, этот коэффициент завышают до 0,059 Гкал.

Перевод Гкал в кВт/час

Тепловая энергия может измеряться в различных единицах, однако в официальной документации от ЖКХ она исчисляется в Гкал. Поэтому стоит знать, как перевести в гигакалории другие единицы.

Проще всего это сделать тогда, когда известно соотношения этих величин. К примеру, стоит рассмотреть ватты (Вт), в которых измеряется энергетическая мощность большинства котлов или обогревателей.

Перед тем как рассмотреть перевод в эту величину Гкал, стоит вспомнить, что, как и калория, ватт невелик. Поэтому чаще используют кВт (1 киловатт, равен 1000 ватт) или мВт (1 мегаватт равняется 1000 000 ватт).

Кроме того, важно помнить, что в Вт (кВт, мВт) измеряют мощность, а вот для расчета количества потребленной/произведенной электроэнергии используют В связи с этим рассматривается не перевод гигакалорий в киловатты, а перевод Гкал в кВт/ч.

Как же это сделать? Чтобы не мучиться с формулами, стоит запомнить «волшебное» число 1163. Именно столько киловатт энергии необходимо потратить за час, чтобы получить одну гигакалорию. На практике при переводе с одной единицы измерения в другую просто необходимо умножить количество Гкал на 1163.

Например, давайте переведем в кВт/час 0,05 Гкал, необходимых для нагрева одного кубометра воды на 50 °C. Получается: 0,05 х 1163 = 58,15 кВт/час. Эти вычисления особо помогут тем, кто размышляет о смене газового отопления на более экологичное и экономное электрическое.

Если речь идет об огромных объемах, можно переводить не в киловатты, а в мегаватты. В таком случае умножать нужно не на 1163, а на 1,163, поскольку 1 мВт = 1000 кВт. Или просто разделить полученный в киловаттах результат на тысячу.

Перевод в Гкал

Иногда необходимо осуществлять и обратный процесс, то есть высчитывать, сколько Гкал содержится в одном кВт/часе.

При переводе в гигакалории количество киловатт-часов необходимо умножить на другое «волшебное» число - 0,00086.

Правильность этого можно проверить, если взять данные из предыдущего примера.

Итак, в нем было вычислено, что 0,05 Гкал = 58,15 кВт/час. Теперь стоит взять этот результат и умножить его на 0,00086: 58,15 х 0,00086 = 0,050009. Несмотря на небольшое отличие, он практически полностью совпадает с исходными данными.

Как и в предыдущих расчетах, необходимо учитывать тот факт, что при работе с особо крупными объемами веществ нужно будет переводить не киловатты, а мегаватты в гигакалории.

Как же это делается? В данном случае опять нужно учесть, что 1 мВт = 1000 кВт. Исходя из этого, в «волшебном» числе передвигается запятая на три нуля, и вуаля, получается 0,86. Именно на него и нужно множить, чтобы осуществить перевод.

Кстати, небольшая несостыковка в ответах связана с тем, что коэффициент 0,86 - это округленный вариант числа 0.859845. Конечно, для более точных расчетов стоит пользоваться им. Однако если речь идет всего лишь о количестве используемой энергии для отопления квартиры или домика - лучше упростить.

1.1. Единицы измерения энергии применяемые в энергетике

Джоуль – Дж – единица системы СИ, и производные – кДж, МДж, ГДж
Калория – кал – внесистемная единица, и производные ккал, Мкал, Гкал
кВт×ч – внесистемная единица, которой обычно (но не всегда!), измеряют количество электроэнергии.
тонна пара – специфичная величина, которая соответствует количеству тепловой энергии, необходимой для получения пара из 1 тонны воды. Не имеет статуса единицы измерения, однако, практически применяется в энергетике.

Единицы измерения энергии применяют для измерения суммарного количества энергии (тепловой или электрической). При этом, величина может обозначать выработанною, потребленную, переданную или потерянную энергию (в течении некоторого периода времени).

1.2. Примеры правильного применения единиц измерения энергии

Годовое потребность в тепловой энергии для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения.
Необходимое количество тепловой энергии для нагрева … м3 воды от … до … °С
Тепловая энергия в … тыс. м3 природного газа (в виде теплотворной способности).
Годовая потребность в электрической для питания электроприёмников котельной.
Годовая программа выработки пара котельной.

1.3. Перевод между единицами измерения энергии

1 ГДж = 0,23885 Гкал = 3600 млн. кВт×ч = 0,4432 т (пара)

1 Гкал = 4,1868 ГДж = 15072 млн. кВт×ч = 1,8555 т (пара)

1 млн. кВт×ч = 1/3600 ГДж = 1/15072 Гкал = 1/8123 т (пара)

1 т (пара) = 2,256 ГДж = 0,5389 Гкал = 8123 млн. кВт×ч

Примечание: При расчете 1 т пара принята энтальпия исходной воды и водяного пара на линии насыщения при t=100 °С

2. Единицы измерения мощности

2.1 Единицы измерения мощности, применяемые в энергетике

Ватт – Вт – единица мощности в системе СИ, производные – кВт, МВт, ГВт
Калории в час – кал/ч – внесистемная единица мощности, обычно в энергетике употребляются производные величины – ккал/ч, Мкал/ч, Гкал/ч;
Тонны пара в час – т/ч – специфическая величина, соответствующая мощности, необходимой для получения пара из 1 тоны воды в час.