Расчет тепловой энергии на отопление формула: Методика расчета тепловой энергии на отопление

Содержание

Расчет отопления в многоквартирном доме с 01 января 2019 года

Порядок расчета размера платы за отопление, который будет рассматриваться в данной статье, действует с 1 января 2019 года и является актуальным в 2020 и 2021 годах.

Особенностью действующих формул расчета можно назвать то, что в методиках расчета размера платы за отопление учитываются показания индивидуальных приборов учета тепловой энергии, не зависимо от того, сколько помещений в многоквартирном доме ими оборудовано (предыдущие методики расчета такую возможность исключали).

Кроме того, для помещений, в которых отсутствуют приборы отопления (радиаторы, батареи), или которые имеют собственные (индивидуальные) источники тепловой энергии, также появилась возможность производить оплату, учитывая то обстоятельство, что они по факту не потребляют поставляемую в многоквартирный дом тепловую энергию конкретно в своих помещениях.

При выборе той или иной формулы расчета размера платы за отопление необходимо учитывать следующее:

1. В течение какого периода происходит оплата за отопление в конкретном регионе РФ: в течение отопительного периода или в течение календарного года, то есть 12 месяцев.

2. Наличие либо отсутствие общедомового (коллективного) прибора учета тепловой энергии на многоквартирном доме.

3. Способ оборудования жилых помещений (квартир) и нежилых помещений (если они есть в доме) индивидуальными приборами учета на тепловую энергию (отопление) — наличие или их отсутствие.

4. Способ подачи тепловой энергии в многоквартирный дом, то есть в готовом виде по централизованным сетям или тепловая энергия производится с использованием оборудования, входящего в состав общего имущества многоквартирного дома — наличие или отсутствие централизованного теплоснабжения в доме.

Для удобства выбора той или иной формулы расчета мы разделили их на следующие категории: выберите нужные параметры и ознакомьтесь с порядком и примерами расчета платы за отопление.

Обратите внимание, что в статье будут использоваться следующие обозначения и понятия:

ИПУ — индивидуальный прибор учета;

ОДПУ — общедомовой (коллективный) прибор учета, установленный на многоквартирном доме;

Жилое помещение в многоквартирном доме — квартира;

Нежилое помещение в многоквартирном доме — это различные магазины, офисы, машино-места, подземные гаражи и автостоянки и так далее, расположенные в многоквартирном доме.

Методики и примеры расчета, представленные ниже, дают пояснение о порядке расчета размера платы за отопление для жилых помещений (квартир), расположенных в многоквартирных домах, имеющих централизованные системы для подачи тепловой энергии — централизованную систему теплоснабжения.

Варианты расчета размера платы за отопление:

Расчет №1 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме не установлен ОДПУ тепловой энергии, оплата за отопление осуществляется в течение отопительного периода (формула 2(3)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №2 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), ОДПУ в многоквартирном доме не установлен ОДПУ тепловой энергии, оплата за отопление осуществляется в течение календарного года (12 месяцев) (формула 2(4)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №3 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета тепловой энергии отсутствуют во всех жилых и нежилых помещениях, оплата за отопление осуществляется в течение отопительного периода (формула 3). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №3-1 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета тепловой энергии отсутствуют во всех жилых и нежилых помещениях, оплата за отопление осуществляется равномерно в течение календарного года (12 месяцев) (формула 3). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №4 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета установлены не во всех помещениях многоквартирного дома, оплата за отопление осуществляется в течение отопительного периода (формула 3(1)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №4-1Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета установлены не во всех помещениях многоквартирного дома, оплата за отопление осуществляется в течение календарного года (12 месяцев) (формула 3(1)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Расчет №5 Размер платы за отопление в жилом помещении (квартире), в многоквартирном доме установлен ОДПУ, индивидуальные приборы учета установлены всех жилых и нежилых помещениях многоквартирного дома (формула 3(3)). Ознакомиться с порядком и примером расчета →

Жителям Подмосковья рассказали, как рассчитывается плата за отопление

Размер платы за отопление зависит от наличия или отсутствия общедомового и индивидуального приборов учета, периода оплаты за отопление, площади квартиры, типа жилого дома, выбранной методики расчета, говорится в сообщении пресс-службы Министерства ЖКХ Московской области.

«Расчет платы за отопление в многоквартирных домах производится по правилам, утвержденным постановлением правительства РФ от 6 мая 2011 года №354. Начисление по отоплению исходит из двух главных показателей: объем коммунального ресурса, потребленного отдельной квартирой; количество энергии, израсходованной на общедомовое хозяйство», — говорится в сообщении.

Размер платы зависит от многих факторов, в том числе: наличия или отсутствия общедомового и индивидуального приборов учета, периода оплаты за отопление, площади квартиры, типа жилого дома, выбранной методики расчета.

Начисления за отопление могут производиться двумя способами: в отопительный период или в течение всего года.

В случае, если в многоквартирном доме отсутствуют общедомовые и индивидуальные приборы учета тепла и начисления производятся только в отопительный период, упрощенная формула для расчета выглядит так: P = S x N x T. Площадь помещения (S) умножается на установленный норматив потребления тепловой энергии (N) и на тариф на тепловую энергию (T).

«Если в доме установлен общедомовой счетчик по отоплению, то расчет производится, как правило, в отопительный период согласно показаниям прибора учета. Упрощенная формула расчета в этом случае такова: сумма к оплате P = количество потраченной тепловой энергии (V) делится на общую площадь дома (So) и умножается на площадь квартиры (Sкв) и на тариф (T)», — добавляется в сообщении.

С 1 января 2019 года вступили в силу изменения законодательства, которые закрепили за жителями право оплачивать отопление в квартирах согласно показаниям индивидуального прибора учета (ИПУ). Еще одно нововведение касается владельцев жилых помещений с автономным обогревом. Теперь они не обязаны оплачивать услуги центрального отопления, но по-прежнему, как и другие жильцы, вносят плату за обогрев общедомовых площадей.

Тепло, идущее на общедомовые нужды, количество тепла, потраченное на обогрев нежилых помещений в доме, определяются по общедомовым приборам учета (при их наличии) либо исходя из нормативов. Нормативы потребления ресурсов на общедомовые нужды утверждаются министерством ЖКХ Московской области и распорядительными документами органов местного самоуправления. Размер платы за отопление на ОДН рассчитывается пропорционально площади занимаемого жилого помещения.

Рассчитать оплату за отопление можно на сайте «Расчет ЖКХ». Уточнить подробности по оказанию услуги «отопление» можно у исполнителя услуги.

Акция «Школа ЖКХ нашего двора» — как проверят готовность домов к зиме в Подмосковье>>

Справедливые платежи за отопление

КАК ПЛАТИТЬ ЗА ТЕПЛО?

Попробуем разобраться в данном вопросе простым и доходчивым способом, со всеми вытекающими обстоятельствами, на примере одной отдельно взятой квартире в многоквартирном доме.

1) МКД-(многоквартирный дом), оборудованный ОДПУ (общим домовым прибором учета), все помещения в котором не оснащены ИПУ тепла.

В этом случае собственники помещений оплачивают КР (коммунальный ресурс) на отопление

исходя из показаний ОДПУ. А именно — общее потребление дома (с потерями, перетопами и

непорядочными собственниками) распределяется на все жилые и не жилые помещения пропорционально занимаемой площади. Здесь всё просто, понятно и как бы справедливо.

Но вот, на свет появляются Постановления Конституционного суда РФ (КС РФ) от 10.07.2018 № 30 и от 20.12.2018 №46.

Ими КС РФ обязал Правительство разработать справедливые формулы для расчетов за отопление по ИПУ тепла с учетом доли квартир на отопление общих помещений в МКД. Помещения, оснащенные индивидуальными источниками тепловой энергии (ИИТЭ — автономными газовыми или электрическими котлами), должны платить только свою долю на отопление общих помещений в МКД (см.ниже формулу 3.11).

Согласно указанным Постановлениям КС РФ начиная с 10 июля 2018 года граждане, проживающие в МКД, в которых установлены исправно работающие коллективные приборы учета тепла, и в квартирах которых (даже в одной квартире) установлены исправно работающие счетчики тепла, должны рассчитываться УО, ТСЖ, ЖСК и РСО с учетом показаний индивидуальных приборов учета (ИПУ) тепла и доли на отопление общих помещений. (ССЫЛКА на КС)

Сегодня у собственников помещений где ИПУ и ОДПУ (общедомовые приборы учета) тепла уже были установлены застройщиком при сдаче дома, а так же в МКД с ОДПУ тепла, хотя бы в одном помещении которого, граждане, воспользовавшихся своим Конституционным правом, установивили ИПУ тепла, возник вопрос — а как платить по ПУ за тепло, чтобы опять не переплачивать, за свое потребление, не платить за расточительных соседей, не установивших ИПУ тепла и иметь возможность экономить на отоплении, вкладывая деньги в энергосбережение своей квартиры, которые окупятся за счет правильного учета??

Попробуем разобраться:

1) ИПУ тепла установлены во всех помещениях застройщиком. Справедливые расчеты за отопление производятся по формуле 3(3) из приложения 2 к Правилам предоставления коммунальных услуг. Расчеты включают показания ИПУ тепла и ОДН на отопление МКД, распределяемые пропорционально соотношению площади квартиры к общей площади всех квартир, включая нежилые помещения.

2) МКД оборудован ОДПУ, где способ управления выбран ТСЖ/ТСН.

Как только в доме появляется ИПУ тепла, сразу появляется и ОДН на отопление

это объём ресурса который затрачивается но обогрев МОП-(мест общего пользования). В данном случае, ОСС-(общее собрание собственников) принимает решение — каким способом будет не только начисляться плата за ОДН, но и каким способом будет этот ОДН рассчитываться. Или исходя из норматива (норматив 30-50% от потребления в месяц на отопление по ОДПУ тепла, принимаемый на ОСС), или с применением формул. Но т.к. в новой редакции ПП-354 справедливая формула расчёта ОДН отсутствует, то ОСС вправе принять свою формулу, в соответствии с Постановлением КС РФ №30. Исходя из этого, собственник помещения с ПУ будет оплачивать исходя из показаний ИПУ + своя часть ОДН.

3) МКД оборудован ОДПУ, где способ управления выбран УО/УК,

где заключен прямой договор с РСО-(ресурс снабжающая организация).

В этом случае собственник оплачивает за поставленный ресурс напрямую в РСО, но только по показаниям ИПУ.

А УО/УК обязана закупить у РСО объём ресурса на ОДН (Ссылка на решение ВС, и письмо Миннстроя) и начислять плату собственнику за ОДН на МОП-(места общего пользования) где объём услуги на ОДН не должен превышать норматива (ссылка на решение ВС). Исходя из этого, собственник помещения с ПУ будет оплачивать исходя из

показаний ИПУ + своя часть ОДН.

4) МКД оборудован ОДПУ и способ управления выбран — УО/УК, в которых не заключены прямые договоры с РСО и УО/УК, являясь исполнителем КУ-(коммунальных услуг), полностью закупает объём ресурса у РСО.В этом случае собственник сталкивается с тем, что УО/УК в своих расчётах начинают применять формулы из приложения 2 ПП-354 Павил, в новой редакции с изменениями, внесенными ПП-1708. Здесь стоит заострить внимание на том, что формулы 3(1), 3(6) и 3(7) из ПП-354 противоречат решениям КС, а значит они не законны. Мало того, ПП-354(в новой редакции) не содержит формул для расчёта ОДН на МОП.

Поэтому расчёты УО/УК по формулам Правил будут абсолютно неверны и завышены для квартир с ИПУ тепла и занижены для квартир без ИПУ тепла!

Исходя из этого, собственник помещения с ИПУ должен оплачивать за отопление только исходя из показаний своих ИПУ.

В дальнейшем УО будет вынуждена или принять на ОСС способ начисления ОДН (норматив или формулу) или подавать иски в суды на всех установивших ИПУ тепла собственников и доказывать правильность своих начислений.

Можно самим гражданам или добросовестным ТСЖ, ТСН и РСО , приняв соответствующее решение собственников, рассчитывать ОДН на отопление по правильным формулам:

В соответствии с Постановлениями Конституционного Суда РФ №30 от 10.07.2018г. и №46 от 20.12.2018г.

5) Для МКД с центральным отоплением, в котором установлен коллективный прибор учета тепла и хотя бы одно жилое или нежилое помещение, но не все, оборудованы ИПУ тепла, плата за отопление для i-го помещения, оборудованного ИПУ тепла, определяется в соответствии с Постановлением КС РФ №30 от 10.07.2018г. по формуле 1:

Pi пр = Vi пр × Тт + Vi одн × Тт, (1)

Для МКД с центральным отоплением, в котором установлен коллективный прибор учета тепла и хотя бы одно жилое или нежилое помещение, но не все, оборудованы ИПУ тепла, плата за отопление для j-го помещения, не оборудованного ИПУ тепла, определяется по формуле 2:

P j бпр = (Vд — ∑(Vi пр + Vi одн))× ————— × Тт, (2)

∑Sj бпр

Расчёт доли на ОДН за отопление общих помещений для i-го помещения, оборудованного ИПУ тепла, определяется по формуле 3:

Sои Si

Vi одн = Vд × ———- × ——- , (3)

(Sоб + Sои) Sоб

Если в МКД с центральным отоплением, в котором установлен коллективный прибор учета тепла, отсутствуют помещения с ИПУ тепла, но есть помещения, отключенные от центрального отопления на законных основаниях и оборудованные ИИТЭ, плата за отопление для i-го помещения определяется в соответствии с Постановлением КС РФ №46 от 20.12.2018г. только как доля на ОДН за отопление общих помещений по формуле 4:

Sои Si

Pi _ИИТЭ = Vд × ———— × ——- × Тт , (4)

(Sоб + Sои) Sоб

Если в МКД с центральным отоплением, в которых установлен коллективный прибор учета тепла, есть хотя бы одно помещение, оборудованное ИИТЭ, плата за отопление в помещениях, не оборудованных ИИТЭ и ИПУ тепла, определяется по формуле 5:

(Vд — ∑Vi инд) × Sои

Рj бпр = ————————————- × S j бпр × Tт, (5)

(Sоб — ∑Sj инд + Sои) × Sоб

Где:

Vд — объем потребления тепловой энергии по коллективному прибору учета тепла за отчетный период;

Vi пр — объем потребления тепловой энергии i-м жилым или нежилым помещением по индивидуальным (квартирным) приборам учета тепла за отчетный период;

Si пр – площадь жилого или нежилого помещения, которое оборудовано индивидуальными приборами учёта;

∑Sj цо бпр — площадь жилого или нежилого помещения, которое не оборудовано индивидуальными приборами учёта;

∑Vi бпр – объем теплопотребления всех жилых или нежилых помещений, которые оборудованы индивидуальными приборами учета, определенный исходя из показаний таких приборов;

Sоб – общая площадь жилых и нежилых помещений многоквартирного дома;

Sои – суммарная площадь общих помещений;

∑Sj инд – площадь жилых и нежилых помещений, оборудованных ИИТЭ;

Vi одн – доля на ОДН за отопление общих помещений для i-го помещения, оборудованного ИПУ тепла:

Sои Si

Vi одн = Vд × ———— × ——- ,

(Sоб + Sои) Sоб

где

Sои

Vд × —————— — ОДН на отопление общего имущества всего МКД;

(Sоб + Sои)

——— — доля ОДН конкретного помещения в МКД;

Sоб

Тт – тариф на тепловую энергию для отопления;

i – число помещений с приборами учета;

j — число помещений без приборов учета.

i + j = n — число жилых и нежилых помещений в МКД.

Всегда соблюдается условие равенства всех платежей платежам по коллективному прибору учета тепловой энергии по формуле 6:

∑Р i пр + ∑P j бпр + ∑ Pi _ИИТЭ
= Vд×Тт . (6)

Vд — общедомовое теплопотребление многоквартирного дома по показаниям общедомового прибора учёта тепла за расчётный период должны ежемесячно предоставляться безусловно управляющие организации (УО) и РСО гражданам в течение 3-х дней по их первому письменному запросу!

Быстро рассчитать справедливую плату за отопление по показаниям индивидуальных (квартирных) приборов тепла — теплосчетчиков (при горизонтальной разводке труб отопления) и вычислителей тепла (при вертикальной разводке труб отопления), установленных на отопительных приборах, можно в калькуляторе https://cloud.mail.ru/public/2Asy/3SNDdGR1i

До момента исправления Правительством РФ формул 3(1) и 3(7) расчетов за тепло в Правилах предоставления коммунальных услуг (ПП РФ №354 от 06.05.2011) в соответствии с Постановлениями КС РФ от 10.07.2018 №30 и от 20.12.2018 №46 собственники заранее должны быть готовы защищать в суде свою позицию. Чем больше собственников поставят в квартирах ИПУ тепла, тем труднее недобросовестным УО и РСО бороться против граждан в судах.

Если Вам были начислены несправедливые платежи за отопление Вы вычеркиваете из платежки суммы за отопление и вносите оплату ежемесячно по показаниям своих счетчиков тепла ежемесячно в течение отопительного периода. Если Вам придет платежка с долгами за платежи ЖКХ, как правило без указания долгов за конкретный ресурс, вы пишите письмо исполнителю услуг РСО, ТСЖ, ТСН или УК, о том, что вы уже оплатили все услуги по платежному требованию в соответствии с начислениями, а услугу за отопление в соответствии с реальным потреблением по счетчику(ам), чем и вызвано снижение общей платы. Вы произвели расчеты за отопление в соответствии с Постановлением Конституционного Суда РФ от 10.07.2018 №30 и от 20.12.2018 №46.

Если исполнитель услуг подает иск в суд и вам приходит судебный приказ о выплате долга за отопление, вы обжалуете приказ в прокуратуру с предоставлением копий платежек и переписки с исполнителем услуг и РСО. Прокуратура во всех известных случаях отменяет судебный приказ и обязывает стороны разбираться в суде или если в процессе проведения проверки будет установлено, что ваши аргументы обоснованы, то сотрудники прокуратуры направят в адрес УК или иных организаций предписание об устранении нарушений норм законодательства. Требования прокуратуры должны быть в обязательном порядке исполнены.

Подробнее на Правовед.ru: https://pravoved.ru/journal/kuda-zhalovatsya-na-nepravilnye-nachisleniya-zhkh/.

Исполнитель УО и РСО должен подавать иск в суд на потребителя и доказывать, что произвел справедливые расчеты в соответствии с Постановлением Конституционного Суда РФ от 10.07.2018 №30 и от 20.12.2018 №46. Если таких граждан в МКД много, то исполнитель вряд ли будет подавать в суды. А при подаче иска ему будет практически невозможно доказать справедливость своих расчетов за отопление.

Все общение с исполнителем услуг должно происходить в письменном виде с отсылкой корреспонденции заказными письмами с уведомлением о вручении.

Генеральный директор ООО «Техем»

Канд.техн.наук

А.В.Алексеев

Нужна новая формула расчетов платы за отопление в домах с ИТП и счетчиками тепла — КС РФ | Российское агентство правовой и судебной информации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 2 июн — РАПСИ, Михаил Телехов. Правила предоставления коммунальных услуг должны предусматривать при определении платы за отопление возможность учета показаний индивидуальных приборов учета в многоквартирных домах (МКД), подключенных к централизованным сетям теплоснабжения через индивидуальный тепловой пункт (ИТП), самостоятельно нагревающий воду для системы отопления, говорится в новом Постановлении Конституционного суда (КС) РФ, опубликованном на его официальном сайте.

Считали без счетчика

«Жалобу в КС РФ направила жительница такого дома в подмосковной Балашихе Татьяна Задубровская. После рассмотрения ее дела положения Правил предоставления коммунальных услуг, а именно абзац 3 пункта 40, абзацы 1 и 4 пункта 54, регулирующие расчет платы за отопление, признаны не соответствующими Конституции РФ, поскольку они не предусматривают формул расчетов для МКД с ИТП, оборудованным кроме того общедомовым прибором учета и индивидуальными счетчиками тепла в квартирах. Решение основано на ранее вынесенных правовых позициях суда», — пояснили в пресс-службе КС РФ.

Как разъясняет далее пресс-служба суда, ИТП — это специальное оборудование для передачи тепловой энергии без теплоносителя, то есть холодная вода в ИТП нагревается и подается в систему отопления здания и в сеть горячего водоснабжения.

Как писала в своей жалобе Задубровская, ее дом оборудован ИТП, общедомовым прибором учета, а большинство помещений, в том числе и ее квартира, оснащены индивидуальными счетчиками тепла. Но несмотря на исправно действующий счетчик, она оплачивает отопление без учета его показаний, а исходя из приходящейся на ее помещение доли от объема общедомового потребления. Задубровская обратилась в мировой суд, но он, а потом и вышестоящие инстанции, указав на то, что система отопления ее дома самостоятельно производит тепло, признали такую практику правомерной, и дело дошло до КС РФ.

Тепло зависимое и независимое

В мотивировочной части постановления КС РФ отметил, что к числу проблем в сфере ЖКХ относится ограниченная мотивация потребителей энергии к повышению энергоэффективности, что констатировано в Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года, и согласно которой стимулом для потребителей энергетических ресурсов к эффективному и рациональному их использованию является нормативное закрепление зависимости размера платы за поставленные ресурсы прежде всего от объема их потребления, определяемого с помощью приборов учета.

Жилищный кодекс РФ, по мнению КС РФ, не предполагает определения размера платы за отопления в МКД с индивидуальными счетчиками тепла в квартирах без учета их показаний. Но Правила предоставления коммунальных услуг связывают особенности определения размера платы за коммунальную услугу по отоплению прежде всего с наличием либо отсутствием в многоквартирном доме централизованной системы теплоснабжения. Вместе с тем, как отмечает КС РФ, понятие централизованной системы теплоснабжения МКД нормативно не установлено, что создает правовую неопределенность в части выбора правил для расчета платы за коммунальную услугу по отоплению, применимых к многоквартирным домам, присоединенным к централизованным сетям через ИТП.

«Размещенные в государственной информационной системе жилищно-коммунального хозяйства электронные паспорта таких домов, содержащие общедоступную информацию, в частности, о внутридомовой системе отопления, характеризуют ее как центральную. Это вызывает у жильцов, обеспечивающих сохранность индивидуальных приборов учета тепловой энергии, обоснованные ожидания того, что применению подлежит абзац 4 пункта 42.1 Правил, позволяющий учитывать при расчете платы за отопление показания таких приборов. Однако эта норма распространяется на многоквартирные дома, подключенные к централизованным сетям по зависимой схеме. Расчет же размера платы за коммунальную услугу по отоплению в многоквартирных домах, присоединенных к централизованным сетям теплоснабжения по независимой схеме, через индивидуальные тепловые пункты, производится на основании абзаца третьего пункта 40, абзацев первого и четвертого пункта 54 Правил – о самостоятельном производстве исполнителем этой услуги. То есть расчет производится исходя из объема коммунального ресурса, использованного при производстве коммунальной услуги, и тарифа на него», — разъясняет положение дел КС РФ и отмечает, что такой подход нарушает конституционный принцип равенства, требующий создания равных условий для реализации прав и законных интересов лиц, относящихся к одной категории, и не допускающий различий без объективного оправдания.

Пересмотр дела невозможен

По мнению КС РФ, оспоренные нормы в ущерб интересам законопослушных собственников и пользователей помещений в конкретном многоквартирном доме, поощряют недобросовестное поведение потребителей этой услуги, позволяя им расходовать тепловую энергию за счет отнесения части платы за нее на иных потребителей (в том числе экономно ее расходующих).

«Кроме того, реализация данных положений ведет, в нарушение статьи 58 Конституции Российской Федерации, к не отвечающему общественным интересам росту потребления тепловой энергии в многоквартирных домах и тем самым к ее перепроизводству, усиливающему негативное воздействие на окружающую среду, и в конечном счете препятствует – вследствие необеспечения сохранности дорогостоящих приборов учета энергетических ресурсов и отсутствия экономических стимулов для их установки потребителями коммунальных услуг в добровольном порядке – достижению долгосрочных целей государственной политики энергосбережения», — провозглашает в своем постановлении КС РФ.

Правительству РФ надлежит внести необходимые изменения в Правила предоствления коммунальных услуг, в том числе, предусмотреть для случаев, аналогичных рассмотренному, порядок определения платы за отопление с учетом показаний как общедомового, так и индивидуальных приборов учета тепловой энергии многоквартирного дома. А до внесения изменений расчеты для дома, где живет Задубровская, и аналогичных МКД надлежит производить в соответствии с абзацем четвертым пункта 42.1 Правил предоставления коммунальных услуг.

Пр этом КС РФ отметил, что пересмотр дела Задубровской невозможен, поскольку для этого должны быть известны показания всех имеющихся в доме приборов учета тепловой энергии за спорный период, но они не фиксировались управляющей организацией. Но указал, что заявительница, как лицо, инициировавшее вопрос о проверке нормы, неконституционность которой подтверждена, имеет право на компенсацию, а ее размер должен определить мировой суд, куда она изначально обратилась с иском.

Тепловой расчет отопление — Система отопления

Эти узлы системы неоспоримо важны. Посему соответствие всех частей монтажа нужно осуществлять обдуманно. На этой вкладке ресурса мы постараемся найти и выбрать для дачи необходимые части отопления. Система обогревания насчитывает, батареи, развоздушки, увеличивающие давление насосы, крепежи, трубы, коллекторы терморегуляторы, бак для расширения котел, систему соединения. Конструкция обогрева коттеджа включает различные части.

Содержание

Как рассчитать тепловую нагрузку

Спросите у любого специалиста, как правильно организовать систему отопления в здании. При этом не важно — жилой это объект или промышленный. И профессионал ответит, что главное — это точно составить расчеты и грамотно выполнить проектирование. Речь, в частности, идет о расчете тепловой нагрузки на отопление. От этого показателя зависит объем потребления тепловой энергии, а значит, и топлива. То есть экономические показатели стоят рядом с техническими характеристиками.

Выполнение точных расчетов позволяет получить не только полный список необходимой для проведения монтажных работ документации, но и подобрать нужное оборудование, дополнительные узлы и материалы.

Тепловые нагрузки — определение и характеристики

Что обычно подразумевают под термином «тепловая нагрузка на отопление»? Это количество теплоты, которое отдают все приборы отопления, установленные в здании. Чтобы избежать лишних трат на производство работ, а также покупку ненужных приборов и материалов, и необходим предварительный расчет. С его помощью можно отрегулировать правила установки и распределения теплоты по всем помещениям, причем сделать это можно экономично и равномерно.

Но и это еще не все. Очень часто специалисты проводят расчеты, полагаясь на точные показатели. Они касаются размеров дома и нюансов строительства, где учитывается разнообразие элементов здания и их соответствие требованиям теплоизоляции и прочего. Именно точные показатели дают возможность правильно сделать расчеты и, соответственно, получить максимально приближенные к идеалу варианты распределения тепловой энергии по помещениям.

Но нередко случаются ошибки в расчетах, что приводит к неэффективной работе отопления в целом. Подчас приходится переделывать в ходе эксплуатации не только схемы, но и участки системы, что приводит к дополнительным расходам.

Какие же параметры влияют на расчет тепловой нагрузки в целом? Здесь необходимо разделить нагрузку на несколько позиций, куда входят:

Система центрального отопления .
Система теплый пол, если таковой установлен в доме.
Система вентиляции — как принудительной, так и естественной.
Горячее водоснабжение здания.
Ответвления на дополнительные бытовые нужды. К примеру, на сауну или баню, на бассейн или душ.

Основные характеристики

Профессионалы не упускают из виду ни одну мелочь, которая может повлиять на правильность расчета. Отсюда и достаточно больший список характеристик системы отопления, которые следует принимать во внимание. Вот только некоторые из них:

Назначение объекта недвижимости или его тип. Это может быть жилое здание или промышленное. У поставщиков тепловой энергии есть нормы, которые распределяются по типу зданий. Именно они часто становятся основополагающими при проведении расчетов.
Архитектурная часть здания. Сюда можно включить ограждающие элементы (стены, кровля, перекрытия, полы), их габаритные размеры, толщину. Обязательно учитываются всевозможные проемы — балконы, окна, двери и прочее. Очень важно принять во внимание наличие подвалов и чердаков.
Температурный режим для каждого помещения в отдельности. Это очень важно, потому что общие требования к температуре в доме не дают точной картины распределения тепла.
Назначение помещений. В основном это относится к производственным цехам, в которых необходимо более строгое соблюдение температурного режима.
Наличие специальных помещений. К примеру, в жилых частных домах это могут быть бани или сауны.
Степень технического оснащения. Учитывается наличие системы вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, тип используемого отопления.
Количество точек, через которые проводится отбор горячей воды. И чем больше таких точек, тем большей тепловой нагрузке подвергается система отопления.
Количество находящихся на объекте людей. От этого показателя зависят такие критерии, как влажность внутри помещений и температура.
Дополнительные показатели. В жилых помещениях можно выделить количество санузлов, отдельных комнат, балконов. В промышленных зданиях — количество смен работающих, число дней в году, когда работает сам цех в технологической цепочке.

Что включают в расчет нагрузок

Схема отопления

Расчет тепловых нагрузок на отопление проводят еще на стадии проектирования здания. Но при этом обязательно учитывают нормы и требования различных стандартов.

К примеру, теплопотери ограждающих элементов здания. Причем в расчет берутся все помещения в отдельности. Далее, это мощность, которая необходима для нагрева теплоносителя. Приплюсуем сюда количество тепловой энергии, требующейся для нагрева приточной вентиляции. Без этого расчет будет не очень точным. Прибавим также энергию, которая затрачивается на обогрев воды для бани или бассейна. Специалисты обязательно принимают во внимание и дальнейшее развитие теплосистемы. Вдруг через несколько лет вам вздумается устроить в собственном частном доме турецкий хамам. Поэтому необходимо прибавить к нагрузкам несколько процентов — обычно до 10%.

Рекомендация! Рассчитывать тепловые нагрузки с «запасом» необходимо для загородных домов. Именно запас позволит в будущем избежать дополнительных финансовых затрат, которые часто определяются суммами в несколько нулей.

Особенности расчета тепловой нагрузки

Параметры воздуха, а точнее, его температура берутся из ГОСТов и СНиПов. Здесь же подбираются коэффициенты теплопередачи. Кстати, паспортные данные всех видов оборудования (котлы, радиаторы отопления и прочее) берутся в расчет обязательно.

Что обычно включают в традиционный расчет нагрузки тепла?

Если все эти расчеты соизмерить и сопоставить с площадью теплоотдачи системы в целом, то получится достаточно точный показатель эффективности обогрева дома. Но придется учитывать и небольшие отклонения. К примеру, снижение потребления тепла в ночное время. Для промышленных объектов также придется учитывать выходные и праздничные дни.

Методы определения тепловых нагрузок

Проектирование теплого пола

В настоящее время специалисты пользуются тремя основными способами расчета тепловых нагрузок:

Расчет основных теплопотерь, где учитываются только укрупненные показатели.
Учитываются показатели, основанные на параметрах ограждающих конструкций. Сюда обычно добавляются потери на нагрев внутреннего воздуха.
Производится расчет всех систем, которые входят в отопительные сети. Это и отопление, и вентиляция.

Есть еще один вариант, который называется укрупненным расчетом. Его обычно применяют в том случае, когда отсутствуют какие-либо основные показатели и параметры здания, необходимые для стандартного расчета. То есть фактические характеристики могут отличаться от проектных.

Для этого специалисты используют очень простую формулу:

Q max от.=α x V x q0 x (tв-tн.р.) x 10 -6

α — это поправочный коэффициент, зависящий от региона строительства (табличная величина)

V — объем здания по наружным плоскостям

q0 — характеристика отопительной системы по удельному показателю, обычно определяется по самым холодным дням в году

Виды тепловых нагрузок

Тепловые нагрузки, которые используются в расчетах системы отопления и подборе оборудования, имеют несколько разновидностей. К примеру, сезонные нагрузки, для которых присущи следующие особенности:

Изменение температуры снаружи помещений в течение всего отопительного сезона.
Метеорологические особенности региона, где построен дом.
Скачки нагрузки на систему отопления в течение суток. Этот показатель обычно проходит по категории «незначительные нагрузки», потому что ограждающие элементы предотвращают большое давление на отопление в целом.
Все, что касается тепловой энергии, связанной с системой вентиляции здания.
Тепловые нагрузки, которые определяются в течение всего года. Например, потребление горячей воды в летней сезон снижается всего лишь на 30-40%, если сравнивать его с зимним временем года.
Сухое тепло. Эта особенность присуща именно отечественным отопительным системам, где учитывается достаточно большой ряд показателей. К примеру, количество оконных и дверных проемов, количество проживающих или находящихся постоянно в доме людей, вентиляция, воздухообмен через всевозможные щели и зазоры. Для определения этой величины используют сухой термометр.
Скрытая тепловая энергия. Существует и такой термин, который определяется испарениями, конденсацией и так далее. Для определения показателя используют влажный термометр.

Регуляторы тепловых нагрузок

Программируемый контроллер, диапазон температур — 5-50 C

Современные отопительные агрегаты и приборы обеспечиваются комплектом разных регуляторов, с помощью которых можно изменять тепловые нагрузки, чтобы тем самым избежать провалов и скачков тепловой энергии в системе. Практика показала, что с помощью регуляторов можно не только снизить нагрузки, но и привести систему отопления к рациональному использованию топлива. А это уже чисто экономическая сторона вопроса. Особенно это относится к промышленным объектам, где за перерасход топлива приходится выплачивать достаточно большие штрафы.

Если же вы не уверены в правильности своих расчетов, то воспользуйтесь услугами специалистов.

Давайте рассмотрим еще пару формул, которые касаются разных систем. К примеру, системы вентиляции и горячего водоснабжения. Здесь вам потребуются две формулы:

Qв.=qв.V(tн.-tв.) — это касается вентиляции.

tн. и tв — температура воздуха снаружи и внутри

qв. — удельный показатель

V — внешний объем здания

Qгвс.=0,042rв(tг.-tх.)Пgср — для горячего водоснабжения, где

tг.-tх — температура горячей и холодной воды

r — плотность воды

в — отношение максимальной нагрузки к средней, которая определяется ГОСТами

П — количество потребителей

Gср — средний показатель расхода горячей воды

Комплексный расчет

В комплексе с расчетными вопросами обязательно проводят исследования теплотехнического порядка. Для этого применяют различные приборы, которые выдают точные показатели для расчетов. К примеру, для этого обследуют оконные и дверные проемы, перекрытия, стены и так далее.

Именно такое обследование помогает определить нюансы и факторы, которые могут оказать существенное влияние на теплопотери. К примеру, тепловизорная диагностика точно покажет температурный перепад при прохождении определенного количества тепловой энергии через 1 квадратный метр ограждающей конструкции.

Так что практические измерения незаменимы при проведении расчетов. Особенно это касается узких мест в конструкции здания. В этом плане теория не сможет точно показать, где и что не так. А практика укажет, где необходимо применить разные методы защиты от теплопотерь. Да и сами расчеты в этом плане становятся точнее.

Заключение по теме

Расчетная тепловая нагрузка — очень важный показатель, получаемый в процессе проектирования системы отопления дома. Если подойти к делу с умом и провести все необходимые расчеты грамотно, то можно гарантировать, что отопительная система будет работать отлично. И при этом можно будет сэкономить на перегревах и прочих затратах, которых можно просто избежать.

Источник: http://gidotopleniya.ru/montazh-otopleniya/raschet/raschet-teplovoj-nagruzki-na-otoplenie-kak-vypolnit-3563

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения — будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива — все эти факторы имеют свое значение.

Если расчеты произвести верно, можно будет с легкостью определить мощность, которую должен иметь котел (его потребление материалов), подобрать необходимое оборудование и получить ТУ.

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел. который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Далеко не каждый котел сможет подойти, а это значит, что необходимо приобретать котел именно такой мощности, который будет работать даже при самых максимальных нагрузках, и при этом срок эксплуатации подобного оборудования не сократится. Для того чтобы добиться необходимых результатов при выборе, необходимо обращать пристальное внимание на этот аспект. Примерно то же касается и выбора оптимального оборудования для отопления помещения в целом. Правильный расчет тепловой энергии не только позволит приобрести те приборы отопления, которые прослужат долго, но и даст возможность немного сэкономить на покупке, а значит, затраты на отопление помещения тоже могут снизиться.

Что касается получения ТУ и согласования на газификацию объекта, то расчет энергии в данном случае является основополагающим фактором. Подобного рода разрешения необходимо получать тогда, когда в качестве топлива предполагается использование природного газа под котел. Чтобы получить документацию такого рода, нужно предоставить показатели годового расхода топлива и сумму мощности отопительных источников (Гкал/час). Разумеется, что получить такую информацию можно только исходя из проведенного расчета тепловой энергии, а затем можно будет приобрести отопительный прибор, который помимо всего прочего сведет к минимуму затраты на отопление. Использование природного газа в качестве топлива под котел сегодня является одним из наиболее популярных способов на отопление помещения.

Первая и вторая формулы для расчета

Схема однотрубной системы отопления.

Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв — tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв — расход горячей воды, tгв — температура горячей воды, tхв — температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Q_т (кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Q_т — тепловая нагрузка на помещение, К — коэффициент расхода тепла всего сооружения, V — объем помещения, а DT — разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.

Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 — в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 — используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий — конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента — от 3 до 4 — используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.

Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку. Для определения коэффициента разницы между температурами принято использовать значения, которые определены СНиП 2.04.05-91, а именно: +18 градусов Цельсия должно быть в общественных помещениях и в различных производственных помещениях, +12 градусов должны иметь складские помещения, +5 — гаражи и складские помещения, которым не нужно постоянное обслуживание.

Лучшая формула для расчета

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Источник: http://1poteply.ru/sistemy/raschyot-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчет для приборов отопления

Метод теплового расчета являет собой определение площади поверхности каждого отдельного отопительного прибора, который отдает в помещение тепло. Расчет тепловой энергии на отопление в данном случае учитывает максимальный уровень температуры теплоносителя, который предназначен для тех отопительных элементов, для которых и проводится теплотехнический расчет системы отопления. То есть, в случае если теплоноситель – вода, то берется средняя ее температура в отопительной системе. При этом учитывается расход теплоносителя. Точно также, в случае если теплоносителем является пар, то расчет тепла на отопление использует значение высшей температуры пара при определенном уровне давления в отопительном приборе.

Радиаторы – главный прибор отопления

Методика расчета

Чтобы осуществить расчет теплоэнергии на отопление, необходимо взять показатели теплопотребности отдельного помещения. При этом из данных следует вычесть теплоотдачу теплопровода, который расположен в данном помещении.

Площадь поверхности, отдающей тепло, будет зависеть от нескольких факторов – прежде всего, от типа используемого прибора, от принципа соединения его с трубами и от того, как именно он располагается в помещении. При этом следует отметить, что все эти параметры влияют также на плотность потока тепла, исходящего от прибора.

Теплооотдача приборов отопления

Расчет отопительных приборов системы отопления – теплоотдачу отопительного прибора Q можно определить по следующей формуле:

Однако воспользоваться ею можно только в том случае, если известен показатель поверхностной плотности теплового прибора q_пр (Вт/м 2 ).

Отсюда же можно вычислить и расчетную площадь А_р. При этом важно понимать, что расчетная площадь любого отопительного прибора не зависит от типа теплоносителя.

в которой Q_np – уровень требуемой для определенного помещения теплоотдачи прибора.

Тепловой расчет отопления учитывает, что для определения теплоотдачи прибора для определенного помещения используется формула:

при этом показатель Q_п – это теплопотребность комнаты, Q_тр – суммарная теплоотдача всех элементов отопительной системы, расположенной в комнате. Расчет тепловой нагрузки на отопление подразумевает, что сюда относится не только радиатор, но и трубы, которые к нему подведены, и транзитный теплопровод (если есть). В данной формуле µ_тр – коэффициент поправки, который предусматривает частичную теплоотдачу системы, рассчитанную на поддержание постоянной температуры в помещении. При этом размер поправки может колебаться в зависимости от того, как именно прокладывались трубы отопительной системы в помещении. В частности – при открытом методе – 0,9; в борозде стены – 0,5; вмурованные в бетонную стену – 1,8.

Источник: http://otoplenie-doma.org/raschet-teplovoj-energii-na-otoplenie.html

Тепловой расчёт системы отопления большинству представляется легким и не требующим особого внимания занятием. Огромное количество людей считают, что те же радиаторы нужно выбирать исходя из только площади помещения: 100 Вт на 1 м.кв. Всё просто. Но это и есть самое большое заблуждение. Нельзя ограничиваться такой формулой. Значение имеет толщина стен, их высота, материал и многое другое. Конечно, нужно выделить час-другой, чтобы получить нужные цифры, но это по силам каждому желающему.

Содержание

Исходные данные для проектирования системы отопления

Чтобы произвести расчет расхода тепла на отопление, нужен, во-первых, проект дома.

План дома позволяет получить практически все исходные данные, которые нужны для определения теплопотерь и нагрузки на отопительную систему

Он должен содержать внутренние и наружные размеры каждого помещения, окон, наружных дверных проёмов. Внутренние двери остаются без внимания, поскольку на тепловые потери они не оказывают никакого влияния.

Во-вторых, понадобятся данные о расположении дома по отношению к сторонам света и районе строительства – климатические условия в каждом регионе свои, и то, что подходит для Сочи, не может быть применено к Анадырю.

В-третьих, собираем информацию о составе и высоте наружных стен и материалах, из которых изготовлены пол (от помещения до земли) и потолок (от комнат и наружу).

После сбора всех данных можно приступать к работе. Расчет тепла на отопление можно выполнить по формулам за один-два часа. Можно, конечно, воспользоваться специальной программой от компании Valtec.

Для расчёта теплопотерь отапливаемых помещений, нагрузки на систему отопления и теплоотдачи от отопительных приборов в программу достаточно внести только исходные данные. Огромное количество функций делают её незаменимым помощником и прораба, и частного застройщика

Она значительно всё упрощает и позволяет получить все данные по тепловым потерям и гидравлическому расчету системы отопления.

Формулы для расчётов и справочные данные

Расчет тепловой нагрузки на отопление предполагает определение тепловых потерь(Тп) и мощности котла (Мк). Последняя рассчитывается по формуле:

Мк – тепловая производительность системы отопления, кВт;
Тп – тепловые потери дома;
1,2 – коэффициент запаса (составляет 20%).

Двадцатипроцентный коэффициент запаса позволяет учесть возможное падение давления в газопроводе в холодное время года и непредвиденные потери тепла (например, разбитое окно, некачественная теплоизоляция входных дверей или небывалые морозы). Он позволяет застраховаться от ряда неприятностей, а также даёт возможность широкого регулирования режима температур.

Как видно из этой формулы мощность котла напрямую зависит от теплопотерь. Они распределяются по дому не равномерно: на наружные стены приходится порядка 40% от общей величины, на окна – 20%, пол отдаёт 10%, крыша 10%. Оставшиеся 20% улетучиваются через двери, вентиляцию.

Плохо утеплённые стены и пол, холодные чердак, обычное остекление на окнах — всё это приводит к большим потерям тепла, а, следовательно, к увеличению нагрузки на систему отопления. При строительстве дома важно уделить внимание всем элементам, ведь даже непродуманная вентиляция в доме будет выпускать тепло на улицу

Материалы, из которых построен дом, оказывают самое непосредственное влияние на количество потерянного тепла. Поэтому при расчётах нужно проанализировать, из чего состоят и стены, и пол, и всё остальное.

В расчётах, чтобы учесть влияние каждого из этих факторов, используются соответствующие коэффициенты:

К1 – тип окон;
К2 – изоляция стен;
К3 – соотношение площади пола и окон;
К4 – минимальная температура на улице;
К5 – количество наружных стен дома;
К6 – этажность;
К7 – высота помещения.

Для окон коэффициент потерь тепла составляет:

обычное остекление – 1,27;
двухкамерный стеклопакет – 1;
трёхкамерный стеклопакет – 0,85.

Естественно, последний вариант сохранит тепло в доме намного лучше, чем два предыдущие.

Правильно выполненная изоляция стен является залогом не только долгой жизни дома, но и комфортной температуры в комнатах. В зависимости от материала меняется и величина коэффициента:

бетонные панели, блоки – 1,25-1,5;
брёвна, брус – 1,25;
кирпич (1,5 кирпича) – 1,5;
кирпич (2,5 кирпича) – 1,1;
пенобетон с повышенной теплоизоляцией – 1.

Чем больше площадь окон относительно пола, тем больше тепла теряет дом:

Источник: http://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/teplovoj-raschet-sistemy-otopleniya.html

Смотрите также:

01 ноября 2021 года

Расчет тепловой энергии на отопление помещений

Расчет тепловых потерь является одним из самых важных документов, благодаря которому человек с легкостью может определить как суточное, так и годовое потребление тепла для какого-либо сооружения.

Схема радиаторов отопления.

При расчете тепловой энергии необходимо учитывать достаточно много факторов.

Схема вентиляционной системы отопления.

Во-первых, необходимо принимать во внимание тип сооружения – будь то частный дом, одноэтажное или, наоборот, многоэтажное сооружение или другой вид здания. Во-вторых, для проведения необходимых расчетов, необходимо учитывать еще и количество проживающих (работающих) в этом здании людей. Разумеется, что наряду с типом здания необходимо принимать во внимание еще и такие факторы, как его функциональное предназначение, а также конструкции крыши, стен и полов этого сооружения. Помимо этого учитываются габариты крыш, полов, стен и т.д. И последним фактором, на который необходимо обращать внимание, является температурный режим каждого отдельно взятого помещения в сооружении, где будет производиться расчет тепловой энергии, при этом расчеты никак не зависят от того, что будет потреблять котел в качестве топлива. Использование котла на газе, количество потребления топлива – все эти факторы имеют свое значение.

Расчеты энергии

В первом случае перед тем, как приобрести котел того или иного вида, необходимо произвести определенный тепловой расчет, исходя из которого можно будет подобрать котел, который будет работать наиболее эффективно, и вы сможете получить бесперебойное горячее водоснабжение и хороший обогрев всего сооружения целиком. Мощность будущей отопительной системы определяется достаточно легко. Она представляет собой сумму тепловых затрат на обогрев всего помещения и на другие нужды подобного рода.

Схема организации системы отопления двухэтажного частного дома.

Вернуться к оглавлению

Первая и вторая формулы для расчета

Схема однотрубной системы отопления.

Основная формула, которую используют для расчета: Qгв=Gгв×(tгв – tхв)/1000= … Гкал, где Qгв является количеством тепловой энергии, Gгв – расход горячей воды, tгв – температура горячей воды, tхв – температура холодной воды (не учитывается количество затрат газа на отопление). Все температуры рассчитываются в данном случае в градусах Цельсия. Может быть использована формула Q_т(кВт/час)=V×DT×K/860 (не учитывается количество затрат газа), где Q_т– тепловая нагрузка на помещение, К – коэффициент расхода тепла всего сооружения, V – объем помещения, а DT – разница между температурами внутри сооружения и снаружи. Благодаря этим формулам количество расхода газа на отопление сможет определить каждый самостоятельно.

Коэффициент расхода тепла напрямую зависит от типа конструкции отапливаемого сооружения, а также от изоляции. Чтобы упростить расчеты, можно использовать следующие значения: К=0,6-0,9, если в помещении имеется сравнительно небольшое количество окон, устройство которых состоит из сдвоенных рам, стены с изоляцией, крыша из хорошего материала и др. Этот коэффициент отображает наивысшую степень теплоизоляции помещения. К=1-1,9 – в том случае, если сооружение, для которого производится расчет, имеет среднюю степень теплоизоляции, то есть небольшое количество окон, стены состоят из двойной кирпичной кладки и т.д. К=2-2,9 – используется, когда уровень теплоизоляции помещения низкий – конструкция состоит не из вышеперечисленных материалов, а из других, из-за чего количество расхода тепла увеличивается. Последний уровень коэффициента – от 3 до 4 – используется, если теплоизоляция полностью отсутствует либо очень плохая.

Расчет тепла снаружи и внутри дома необходимо в этом случае производить исходя из степени комфорта, которую можно будет получить, подключив необходимую тепловую установку. Для определения коэффициента разницы между температурами принято использовать значения, которые определены СНиП 2.04.05-91, а именно: +18 градусов Цельсия должно быть в общественных помещениях и в различных производственных помещениях, +12 градусов должны иметь складские помещения, +5 – гаражи и складские помещения, которым не нужно постоянное обслуживание.

Вернуться к оглавлению

Лучшая формула для расчета

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Стоит сказать о том, что ни первая, ни вторая формула не позволит человеку рассчитать различия между тепловыми потерями здания в зависимости от используемых в здании ограждающих конструкций и конструкций утепления. Для того чтобы наиболее точно произвести необходимые расчеты, должна быть использована несколько усложненная формула, благодаря которой можно будет избавиться от значительных затрат. Эта формула выглядит следующим образом: Q_т(кВт/час)=(100 Вт/м²×S (м²)×К1×К2×К3×К4×К5×К6×К7)/1000 (не учитывается количество затрат газа на отопление). В данном случае S – площадь комнаты. Вт/м² представляет собой удельную величину теплопотерь, сюда входят все показатели расхода тепла – стены, окна и др. Каждый коэффициент умножается на последующий и в этом случае обозначает тот или иной показатель утечки тепла.

К1 – коэффициент расхода тепловой энергии через окна, имеющий значения 0,85, 1, 1,27, которые будут меняться в зависимости от качества используемых окон и их утепления. К2 – количество расхода тепла через стены. Этот коэффициент имеет такие же показатели, как и в случае с потерей тепла через окна. Он может варьироваться в зависимости от теплоизоляции стен (плохая теплоизоляция – 1,27, средняя (при использовании специальных утеплителей) – 1, высокий уровень теплоизоляции имеет коэффициент 0,854). К3 – такой показатель, который определяет соотношение площадей как окон, так и пола (50% – 1,2, 40% – 1,1, 30% – 1,0, 20% – 0,9, 10% – 0,8), следующий коэффициент – температура снаружи помещения (К4=-35 градусов – 1,5; -25 градусов – 1,3; -20 градусов – 1,1; -15 градусов – 0,9; -10 градусов – 0,7).

К5 в данной формуле представляет собой такой коэффициент, который отображает количество стен, выходящих наружу (4 стены – 1,4; 3 стены – 1,3; 2 стены – 1,2; 1 стена – 1,1). К6 представляет тип теплоизоляции помещения, которое находится над тем, для которого производится этот расчет. Если оно обогревается, тогда коэффициент будет равен 0,8, если имеется теплая мансарда, тогда – 0,9, если это помещение никак не обогревается, коэффициент будет равен 1. И последний коэффициент, который применяется при расчете по этой формуле, обозначает высоту потолков в помещении. Если высота равна 4,5 метра, тогда коэффициент равен 1,2; 4 метра – 1,15; 3,5 метра – 1,1; 3 метра – 1,05; 2,5 метра – 1.

Вернуться к оглавлению

Подведение итогов

Итак, именно вторая формула является наиболее точной для проведения расчетов тепловой энергии на отопление (не учитывается количество затрат газа на отопление). Она имеет намного больше коэффициентов, что позволит наиболее точно определить все параметры мощности будущей системы отопления в помещении, благодаря которой затраты на отопление могут снизиться до минимума. Таким образом, если все расчеты будут произведены верно и в соответствии с приведенными выше формулами, можно будет избежать лишних материальных затрат, а также и временных затрат, которые зависят от потребления, например, газа.

Значит, первая, вторая или третья формулы являются обязательными при расчете, так как именно благодаря им можно вычислить оптимальную мощность отопительной системы и свести количество материальных затрат к минимуму.

Расчет потребности тепла и топлива | Инженеришка.Ру | enginerishka.ru

Рассмотрим расчет для присоединенной расчетной тепловой нагрузки. Мы имеем следующие исходные данные для расчета:

1) Расчетная температура наружного воздуха t_Н = —28⁰С (по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

2) Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_Н^СР = —3,1⁰С (по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

3) Продолжительность отопительного периода n₀=214 суток (по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

4) Внутренняя температура помещений t_ВН = 18⁰С (по МДК 4-05.2004 «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения»).

5) Присоединенная расчетная нагрузка на отопление Q_ОТ = 1,06 Гкал/ч

6) Присоединенная нагрузка на вентиляцию Q_ВЕНТ = 0,76 Гкал/ч

7) Присоединенная нагрузка на горячее водоснабжение Q_ГВС^MAX = 1,39 Гкал/ч

8) Температура холодной воды на вводе в котельной в летний и зимний период t_ХВ = 5⁰С

9) Температура горячей воды в системе горячего водоснабжения t_ГВС = 60⁰С

10) Коэффициент полезного действия котла n_КОТЛА = 0,92 (по техническому паспарту котла).

11) Расход тепла на собственные нужды котельной n_С.Н. = 0,995

12) Потери тепла в тепловых сетях n_Т.С. = 0,96

Годовой расход тепла на отопление

Годовой расход тепла на отопление Q_ОТ^ГОД (Гкал/год) зданий при круглосуточной работе определяется по формуле:

Q_ОТ^ГОД = Q_ОТ^СР*n₀*24 = Q_ОТ*((t_ВН—t_Н^СР)/(t_ВН—t_Н))*n₀*24 = 1,06*214*((18—(—3,1))/(18—(—28))*24 = 2497,21 Гкал/год

Годовой расход тепла на вентиляцию

Годовой расход тепла на вентиляцию общественных зданий Q_ВЕНТ^ГОД (Гкал/год) определяется по формуле:

Q_ВЕНТ^ГОД =Q_ВЕНТ^СР*n₀*z =Q_ВЕНТ*((t_ВН—t_Н^СР)/(t_ВН—t_Н.ВЕНТ))*n₀*z = 0,76*214*((18—(—3,1))/(18—(—15))*16=1663,86 Гкал/год

z — усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции общественных зданий в течении суток, ч (при отсутствии данных принимаем z = 16 ч.).

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение

Годовой расход тепла на горячее водоснабжение Q_ГВС^ГОД (Гкал/год) определяется по формуле:

Q_ГВС^ГОД=Q_{ГВС ЛЕТН}^СР.Н.+Q_{ГВС ЗИМН}^СР.Н.=(350—n₀)*Q_ГВС^СР*24+24*Q_ГВС^СР*n₀ = (350—214)*1,39*24+24*1,39*214 = 11676 Гкал/год

Годовой расход потребляемого тепла

Q_ПОТРЕБ^ГОД=Q_ОТ^ГОД+Q_ВЕНТ^ГОД+Q_ГВС^ГОД = 2497,21+1663,86+11676 = 15837,07 Гкал/год

Количества тепла, вырабатываемого котлами в год с учетом собственных нужд и потерь в тепловых сетях

Q_ВЫРАБ^ГОД = Q_ПОТРЕБ^ГОД / (n_С.Н.*n_Т.С.) = 15837,07 / (0,995*0,96) = 16579,85 Гкал/год

Годовой объем природного газа

_VГАЗ = Q_ВЫРАБ^ГОД / (n_X*Q_Н^Р) = 16579,85*10⁶/(0,92*7600) = 2,37 млн.м³/год

Как рассчитать количество выделяемого тепла

Обновлено 12 февраля 2020 г.

Клэр Гиллеспи

Проверено: Lana Bandoim, B.S.

Некоторые химические реакции выделяют энергию за счет тепла. Другими словами, они передают тепло своему окружению. Они известны как экзотермических реакций: «Экзо» относится к внешним или внешним, а «термический» означает тепло.

Некоторые примеры экзотермических реакций включают горение (горение), реакции окисления (ржавление) и реакции нейтрализации между кислотами и щелочами.Многие предметы повседневного обихода, такие как грелки для рук и самонагревающиеся банки для кофе и других горячих напитков, подвергаются экзотермическим реакциям.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Чтобы рассчитать количество тепла, выделяемого в химической реакции, используйте уравнение Q = mc ΔT , где Q — тепловая энергия перенесенная (в джоулях), м — масса нагреваемой жидкости (в килограммах), c — удельная теплоемкость жидкости (джоуль на килограмм градусов Цельсия), а ΔT — изменение температуры жидкости (градусы Цельсия).

Разница между теплом и температурой

Важно помнить, что температура и тепло — это не одно и то же. Температура — это мера того, насколько горячо что-то, измеряется в градусах Цельсия или Фаренгейта, а тепла — это мера тепловой энергии, содержащейся в объекте, измеряется в джоулях.

Когда тепловая энергия передается объекту, его повышение температуры зависит от:

массы объекта
вещества, из которого сделан объект
количества энергии, приложенной к объекту

Чем больше тепловой энергии переносится на объект, тем больше увеличивается его температура.

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость ( c ) вещества — это количество энергии, необходимое для изменения температуры 1 кг вещества на 1 единицу температуры. Различные вещества имеют разную удельную теплоемкость, например, вода имеет удельную теплоемкость 4 181 джоулей / кг градусов C, кислород имеет удельную теплоемкость 918 джоулей / кг градусов C, а свинец имеет удельную теплоемкость 128 джоулей / кг градусов C.

Калькулятор тепловой энергии

Для расчета энергии, необходимой для повышения температуры известной массы вещества, вы используете формулу удельной теплоемкости:

Q — энергия, передаваемая в джоулях, м — масса веществ в кг, c — удельная теплоемкость в Дж / кг градусов C, а ΔT — изменение температуры в градусах C в формуле удельной теплоемкости.

Калькулятор тепловыделения

Представьте, что 100 г кислоты были смешаны со 100 г щелочи, что привело к повышению температуры с 24 до 32 градусов Цельсия.

Уравнение реакции нейтрализации между кислотой и щелочью может быть уменьшено до:

H ⁺ + OH ^— -> h3O

Используемая формула: Q = mc ∆T

Масса = м = 100 г + 100 г / 1000 г на кг = 0,2 г (одна значащая цифра)

Удельная теплоемкость воды = c = 4,186 Дж / кг градусов C
Изменение температуры = ΔT = 24 градуса C — 32 градуса C = -8 градусов C

Q = (0.2 кг) (4,186 Дж / кг ° C) (-8 ° C)
Q = -6,688 Дж, что означает выделение 6688 джоулей тепла.

Как рассчитать время нагрева объекта

Различные материалы нагреваются с разной скоростью, и расчет времени, необходимого для повышения температуры объекта на заданную величину, является обычной проблемой для студентов-физиков. Чтобы рассчитать его, вам нужно знать удельную теплоемкость объекта, массу объекта, изменение температуры, которое вы ищете, и скорость, с которой к нему подводится тепловая энергия.Посмотрите, как этот расчет выполняется для воды, и вы сможете понять процесс и то, как он рассчитывается в целом.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Рассчитайте необходимое количество тепла ( Q ) по формуле:

Q = mc ∆ T

Где м обозначает массу объекта, c обозначает удельную теплоемкость, а ∆ T обозначает изменение температуры. Время, необходимое ( t ) для нагрева объекта при подаче энергии на мощность P , определяется по формуле:

t = Q ÷ P

Формула количества тепла энергия, необходимая для определенного изменения температуры:

Где м означает массу объекта, c — удельная теплоемкость материала, из которого он сделан, а ∆ T — изменение температуры.Сначала рассчитайте изменение температуры по формуле:

∆ T = конечная температура — начальная температура

Если вы нагреваете что-то от 10 ° до 50 °, это дает:

Обратите внимание, что while Цельсий и Кельвин — разные единицы измерения (и 0 ° C = 273 K), изменение на 1 ° C равняется изменению на 1 K, поэтому в этой формуле они могут использоваться как взаимозаменяемые.

Каждый материал имеет уникальную удельную теплоемкость, которая показывает, сколько энергии требуется, чтобы нагреть его на 1 градус Кельвина (или 1 градус Цельсия) для определенного количества вещества или материала.Для определения теплоемкости вашего конкретного материала часто требуется обратиться к онлайн-таблицам (см. Ресурсы), но вот некоторые значения для c для обычных материалов, в джоулях на килограмм и на Кельвин (Дж / кг · К):

Алкоголь (питьевой ) = 2,400

Лед (при −10 ° C) = 2,050

Выберите значение, соответствующее вашему веществу. В этих примерах основное внимание будет уделено воде ( c = 4,186 Дж / кг K) и свинцу ( c = 128 Дж / кг K).

Окончательная величина в уравнении составляет м для массы объекта. Короче говоря, для нагрева большего количества материала требуется больше энергии. В качестве примера представьте, что вы вычисляете количество тепла, необходимое для нагрева 1 килограмма (кг) воды и 10 кг свинца на 40 К. Формула гласит:

Итак, для примера с водой:

Q = 1 кг × 4186 Дж / кг K × 40 K

Таким образом, для нагрева 1 кг воды на 40 K или 40 ° C требуется 167,44 килоджоулей энергии (т.е. более 167000 джоулей).

Q = 10 кг × 128 Дж / кг K × 40 K

Таким образом, для нагрева 10 кг свинца на 40 K или 40 ° C требуется 51,2 кДж (51 200 джоулей) энергии. Обратите внимание, что для нагрева в десять раз больше свинца на такое же количество требуется меньше энергии, потому что свинец легче нагреть, чем воду.

Power измеряет энергию, отдаваемую в секунду, и это позволяет вам рассчитать время, необходимое для нагрева рассматриваемого объекта. Затраченное время ( t ) определяется по формуле:

, где Q — тепловая энергия, рассчитанная на предыдущем шаге, а P — мощность в ваттах (Вт, т.е.е., джоулей в секунду). Представьте, что воду из примера нагревает чайник мощностью 2 кВт (2000 Вт). Результат из предыдущего раздела дает:

Таким образом, для нагрева 1 кг воды на 40 К с помощью чайника мощностью 2 кВт требуется менее 84 секунд. Если бы к 10-килограммовому блоку свинца было подведено питание с той же скоростью, то для нагрева потребовалось бы:

Таким образом, для нагрева свинца требуется 25,6 секунды, если тепло подается с такой же скоростью. Опять же, это отражает тот факт, что свинец нагревается легче, чем вода.

Удельная теплоемкость | Безграничная физика

Теплоемкость

Теплоемкость измеряет количество тепла, необходимое для повышения температуры объекта или системы на один градус Цельсия.

Цели обучения

Объясните энтальпию в системе с постоянным объемом и давлением

Основные выводы

Ключевые моменты

Теплоемкость — это измеримая физическая величина, которая характеризует количество тепла, необходимое для изменения температуры вещества на заданную величину.Он измеряется в джоулях на Кельвин и выражается в.
Теплоемкость — это обширное свойство, которое зависит от размера системы.
Теплоемкость большинства систем непостоянна (хотя ее часто можно рассматривать как таковую). Это зависит от температуры, давления и объема рассматриваемой системы.

Ключевые термины

теплоемкость : количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры объекта или единицы вещества на один градус Цельсия; в джоулях на кельвин (Дж / К).
энтальпия : общее количество энергии в системе, включая внутреннюю энергию и энергию, необходимую для вытеснения окружающей среды

Тепловая мощность

Теплоемкость (обычно обозначается заглавной буквой C, часто с индексами) или теплоемкость — это измеримая физическая величина, которая характеризует количество тепла, необходимое для изменения температуры вещества на заданную величину. В единицах СИ теплоемкость выражается в джоулях на кельвин (Дж / К).

Теплоемкость объекта (обозначение C ) определяется как отношение количества тепловой энергии, переданной объекту, к результирующему увеличению температуры объекта.

[латекс] \ displaystyle {\ text {C} = \ frac {\ text {Q}} {\ Delta \ text {T}}.} [/ Latex]

Теплоемкость — это обширное свойство, поэтому она масштабируется в зависимости от размера системы. Образец, содержащий в два раза больше вещества, чем другой образец, требует передачи вдвое большего количества тепла (Q) для достижения такого же изменения температуры (ΔT).Например, если для нагрева блока железа требуется 1000 Дж, то для нагрева второго блока железа, масса которого в два раза больше массы первого, потребуется 2000 Дж.

Измерение теплоемкости

Тепловая мощность большинства систем непостоянна. Скорее, это зависит от переменных состояния исследуемой термодинамической системы. В частности, это зависит от самой температуры, а также от давления и объема системы, а также от способов изменения давлений и объемов при переходе системы от одной температуры к другой.Причина этого заключается в том, что работа давления и объема, выполняемая в системе, повышает ее температуру с помощью механизма, отличного от нагрева, в то время как работа объема давления, выполняемая системой, поглощает тепло, не повышая температуру системы. (Температурная зависимость объясняет, почему определение калории — это формально энергия, необходимая для нагрева 1 г воды с 14,5 до 15,5 ° C, а не обычно на 1 ° C.)

Таким образом, можно выполнять различные измерения теплоемкости, чаще всего при постоянном давлении и постоянном объеме.Измеренные таким образом значения обычно имеют нижний индекс (соответственно p и V) для обозначения определения. Газы и жидкости обычно также измеряются при постоянном объеме. Измерения при постоянном давлении дают большие значения, чем при постоянном объеме, потому что значения постоянного давления также включают тепловую энергию, которая используется для выполнения работы по расширению вещества против постоянного давления при повышении его температуры. Эта разница особенно заметна для газов, где значения при постоянном давлении обычно составляют от 30% до 66.На 7% больше, чем при постоянной громкости.

Термодинамические соотношения и определение теплоемкости

Внутренняя энергия замкнутой системы изменяется либо за счет добавления тепла в систему, либо за счет выполнения системой работы. Вспоминая первый закон термодинамики,

[латекс] \ text {dU} = \ delta \ text {Q} — \ delta \ text {W} [/ latex].

За работу в результате увеличения объема системы можно написать

[латекс] \ text {dU} = \ delta \ text {Q} — \ text {PdV} [/ latex].

Если тепло добавляется при постоянном объеме, то второй член этого соотношения исчезает и легко получается

[латекс] \ displaystyle {\ left (\ frac {\ partial \ text {U}} {\ partial \ text {T}} \ right) _ {\ text {V}} = \ left (\ frac {\ partial \ text {Q}} {\ partial \ text {T}} \ right) _ {\ text {V}} = \ text {C} _ {\ text {V}}} [/ latex].

Это определяет теплоемкость при постоянном объеме , C _V. Еще одна полезная величина — это теплоемкость при постоянном давлении , C, , _P,.При энтальпии системы, заданной

[латекс] \ text {H} = \ text {U} + \ text {PV} [/ latex],

наше уравнение для d U меняется на

[латекс] \ text {dH} = \ delta \ text {Q} + \ text {VdP} [/ latex],

и, следовательно, при постоянном давлении имеем

[латекс] (\ frac {\ partial \ text {H}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {P}} = (\ frac {\ partial \ text {Q}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {P}} = \ text {C} _ {\ text {P}} [/ latex].

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость — это интенсивное свойство, которое описывает, сколько тепла необходимо добавить к определенному веществу, чтобы повысить его температуру.

Цели обучения

Обобщите количественную взаимосвязь между теплопередачей и изменением температуры

Основные выводы

Ключевые моменты

В отличие от общей теплоемкости, удельная теплоемкость не зависит от массы или объема. Он описывает, сколько тепла необходимо добавить к единице массы данного вещества, чтобы повысить его температуру на один градус Цельсия. Единицы измерения удельной теплоемкости — Дж / (кг ° C) или эквивалентно Дж / (кг · K).
Теплоемкость и удельная теплоемкость связаны соотношением C = см или c = C / м.
Масса m, удельная теплоемкость c, изменение температуры ΔT и добавленное (или вычитаемое) тепло Q связаны уравнением: Q = mcΔT.
Значения удельной теплоемкости зависят от свойств и фазы данного вещества. Поскольку их нелегко рассчитать, они измеряются эмпирическим путем и доступны для справки в таблицах.

Ключевые термины

удельная теплоемкость : Количество тепла, которое должно быть добавлено (или удалено) из единицы массы вещества, чтобы изменить его температуру на один градус Цельсия.Это интенсивное свойство.

Удельная теплоемкость

Теплоемкость — это обширное свойство, которое описывает, сколько тепловой энергии требуется для повышения температуры данной системы. Однако было бы довольно неудобно измерять теплоемкость каждой единицы вещества. Нам нужно интенсивное свойство, которое зависит только от типа и фазы вещества и может быть применено к системам произвольного размера. Эта величина известна как удельная теплоемкость (или просто удельная теплоемкость), которая представляет собой теплоемкость на единицу массы материала.Эксперименты показывают, что передаваемое тепло зависит от трех факторов: (1) изменения температуры, (2) массы системы и (3) вещества и фазы вещества. Последние два фактора заключены в значении удельной теплоемкости.

Теплопередача и удельная теплоемкость : Тепло Q, передаваемое для изменения температуры, зависит от величины изменения температуры, массы системы, а также от вещества и фазы. (а) Количество переданного тепла прямо пропорционально изменению температуры.Чтобы удвоить изменение температуры массы m, вам нужно добавить в два раза больше тепла. (б) Количество передаваемого тепла также прямо пропорционально массе. Чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в удвоенной массе, вам нужно добавить в два раза больше тепла. (c) Количество передаваемого тепла зависит от вещества и его фазы. Если требуется количество тепла Q, чтобы вызвать изменение температуры ΔT в данной массе меди, потребуется в 10,8 раз больше тепла, чтобы вызвать эквивалентное изменение температуры в той же массе воды, при условии отсутствия фазовых изменений ни в одном из веществ.

Удельная теплоемкость : В этом уроке тепло связано с изменением температуры. Мы обсуждаем, как количество тепла, необходимое для изменения температуры, зависит от массы и вещества, и это соотношение представлено удельной теплоемкостью вещества C.

Зависимость от изменения температуры и массы легко понять. Поскольку (средняя) кинетическая энергия атома или молекулы пропорциональна абсолютной температуре, внутренняя энергия системы пропорциональна абсолютной температуре и количеству атомов или молекул.Поскольку переданное тепло равно изменению внутренней энергии, тепло пропорционально массе вещества и изменению температуры. Передаваемое тепло также зависит от вещества, так что, например, количество тепла, необходимое для повышения температуры, меньше для спирта, чем для воды. Для одного и того же вещества передаваемое тепло также зависит от фазы (газ, жидкость или твердое тело).

Количественная связь между теплопередачей и изменением температуры включает все три фактора:

[латекс] \ text {Q} = \ text {mc} \ Delta \ text {T} [/ latex],

где Q — символ теплопередачи, m — масса вещества, а ΔT — изменение температуры.Символ c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы.

Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ° C. Удельная теплоемкость c — это свойство вещества; его единица СИ — Дж / (кг⋅К) или Дж / (кг⋅К). Напомним, что изменение температуры (ΔT) одинаково в единицах кельвина и градусов Цельсия. Обратите внимание, что общая теплоемкость C — это просто произведение удельной теплоемкости c и массы вещества m, i.е.,

[латекс] \ text {C} = \ text {mc} [/ latex] или [латекс] \ text {c} = \ frac {\ text {C}} {\ text {m}} = \ frac {\ текст {C}} {\ rho \ text {V}} [/ latex],

где ϱ — плотность вещества, V — его объем.

Значения удельной теплоемкости обычно необходимо искать в таблицах, потому что нет простого способа их вычислить. Вместо этого они измеряются эмпирически. Как правило, удельная теплоемкость также зависит от температуры. В таблице ниже приведены типичные значения теплоемкости для различных веществ.За исключением газов, температурная и объемная зависимость удельной теплоемкости большинства веществ слабая. Удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, и в десять раз больше, чем у железа, что означает, что для повышения температуры воды на такое же количество тепла требуется в пять раз больше тепла, чем у стекла, и в десять раз больше тепла для повышения температуры. воды как для железа. Фактически, вода имеет одну из самых высоких удельной теплоемкости из всех материалов, что важно для поддержания жизни на Земле.

Удельная теплоемкость : Указана удельная теплоемкость различных веществ.Эти значения идентичны в единицах кал / (г⋅C) .3. cv при постоянном объеме и 20,0 ° C, если не указано иное, и среднем давлении 1,00 атм. В скобках указаны значения cp при постоянном давлении 1,00 атм.

Калориметрия

Калориметрия — это измерение теплоты химических реакций или физических изменений.

Цели обучения

Проанализировать взаимосвязь между газовой постоянной для получения идеального выхода газа и объемом

Основные выводы

Ключевые моменты

Калориметр используется для измерения тепла, выделяемого (или поглощаемого) в результате физических изменений или химической реакции.Наука об измерении этих изменений известна как калориметрия.
Для проведения калориметрии очень важно знать удельную теплоемкость измеряемых веществ.
Калориметрия может выполняться при постоянном объеме или постоянном давлении. Тип выполняемого расчета зависит от условий эксперимента.

Ключевые термины

калориметр постоянного давления : прибор, используемый для измерения тепла, выделяемого во время изменений, не связанных с изменениями давления.
калориметр : Устройство для измерения тепла, выделяемого или поглощаемого в результате химической реакции, изменения фазы или какого-либо другого физического изменения.
калориметр постоянного объема : прибор, используемый для измерения тепла, выделяемого во время изменений, не связанных с изменением объема.

Калориметрия

Обзор

Калориметрия — это наука об измерении теплоты химических реакций или физических изменений. Калориметрия выполняется калориметром.Простой калориметр состоит из термометра, прикрепленного к металлическому контейнеру с водой, подвешенному над камерой сгорания. Слово калориметрия происходит от латинского слова calor , что означает тепло. Шотландский врач и ученый Джозеф Блэк, который первым осознал разницу между теплом и температурой, считается основоположником калориметрии.

Калориметрия требует, чтобы нагреваемый материал имел известные тепловые свойства, то есть удельную теплоемкость.Классическое правило, признанное Клаузиусом и Кельвином, состоит в том, что давление, оказываемое калориметрическим материалом, полностью и быстро определяется исключительно его температурой и объемом; это правило применяется для изменений, не связанных с фазовым переходом, таких как таяние льда. Есть много материалов, которые не соответствуют этому правилу, и для них требуются более сложные уравнения, чем приведенные ниже.

Ледяной калориметр : первый в мире ледяной калориметр, использованный зимой 1782-83 гг. Антуаном Лавуазье и Пьером-Симоном Лапласом для определения тепла, выделяющегося при различных химических изменениях; расчеты, основанные на предыдущем открытии скрытой теплоты Джозефом Блэком.Эти эксперименты составляют основу термохимии.

Базовая калориметрия при постоянном значении

Калориметрия постоянного объема — это калориметрия, выполняемая при постоянном объеме. Это предполагает использование калориметра постоянного объема (один из типов называется калориметром бомбы). Для калориметрии постоянного объема:

[латекс] \ delta \ text {Q} = \ text {C} _ {\ text {V}} \ Delta \ text {T} = \ text {mc} _ {\ text {V}} \ Delta \ text {T} [/ латекс]

, где δQ — приращение тепла, полученного образцом, C _V — теплоемкость при постоянном объеме, c _v — удельная теплоемкость при постоянном объеме, а ΔT — изменение температуры.

Измерение изменения энтальпии

Чтобы найти изменение энтальпии на массу (или на моль) вещества A в реакции между двумя веществами A и B, эти вещества добавляются в калориметр, а начальная и конечная температуры (до начала реакции и после ее завершения) ) отмечены. Умножение изменения температуры на массу и удельную теплоемкость веществ дает значение энергии, выделяемой или поглощаемой во время реакции:

[латекс] \ delta \ text {Q} = \ Delta \ text {T} (\ text {m} _ {\ text {A}} \ text {c} _ {\ text {A}} + \ text { m} _ {\ text {B}} \ text {c} _ {\ text {B}}) [/ latex]

Разделение изменения энергии на количество присутствующих граммов (или молей) A дает изменение энтальпии реакции.Этот метод используется в основном в академическом обучении, поскольку он описывает теорию калориметрии. Он не учитывает потери тепла через контейнер или теплоемкость термометра и самого контейнера. Кроме того, объект, помещенный внутри калориметра, показывает, что объекты передают свое тепло калориметру и жидкости, а тепло, поглощаемое калориметром и жидкостью, равно теплу, отдаваемому металлами.

Калориметрия постоянного давления

Калориметр постоянного давления измеряет изменение энтальпии реакции, протекающей в растворе, в течение которой атмосферное давление остается постоянным.Примером может служить калориметр кофейной чашки, который состоит из двух вложенных друг в друга чашек из пенополистирола и крышки с двумя отверстиями, в которую можно вставить термометр и стержень для перемешивания. Внутренняя чашка содержит известное количество растворенного вещества, обычно воды, которое поглощает тепло от реакции. Когда происходит реакция, внешняя чашка обеспечивает изоляцию. Тогда

[латекс] \ text {C} _ {\ text {P}} = \ frac {\ text {W} \ Delta \ text {H}} {\ text {M} \ Delta \ text {T}} [/ латекс]

, где C _p — удельная теплоемкость при постоянном давлении, ΔH — энтальпия раствора, ΔT — изменение температуры, W — масса растворенного вещества, а M — молекулярная масса растворенного вещества.Измерение тепла с помощью простого калориметра, такого как калориметр для кофейной чашки, является примером калориметрии постоянного давления, поскольку давление (атмосферное давление) остается постоянным во время процесса. Калориметрия постоянного давления используется для определения изменений энтальпии, происходящих в растворе. В этих условиях изменение энтальпии равно теплоте (Q = ΔH).

Удельная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении и объеме

Идеальный газ имеет различную удельную теплоемкость при постоянном объеме или постоянном давлении.

Цели обучения

Объясните, как рассчитать индекс адиабаты

Основные выводы

Ключевые моменты

Удельная теплоемкость газа при постоянном объеме задается как [латекс] (\ frac {\ partial \ text {U}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {V}} = \ text {c} _ {\ text {v}} [/ latex].
Удельная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении определяется как [latex] (\ frac {\ partial \ text {H}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {V}} = \ text {c} _ {\ text {p}} = \ text {c} _ {\ text {v}} + \ text {R} [/ latex].
Коэффициент теплоемкости (или индекс адиабаты) — это отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.

Ключевые термины

Фундаментальное термодинамическое соотношение : В термодинамике фундаментальное термодинамическое соотношение выражает бесконечно малое изменение внутренней энергии в терминах бесконечно малых изменений энтропии и объема для замкнутой системы, находящейся в тепловом равновесии, следующим образом: dU = TdS-PdV. Здесь U — внутренняя энергия, T — абсолютная температура, S — энтропия, P — давление, V — объем.
Индекс адиабаты : Отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.
удельная теплоемкость : Отношение количества тепла, необходимого для повышения температуры единицы массы вещества на единицу градуса, к количеству тепла, необходимому для повышения температуры той же массы воды на такое же количество.

Удельная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении и объеме

Теплоемкость при постоянном объеме nR = 1 Дж · К ⁻¹ любого газа, включая идеальный, равна:

[латекс] (\ frac {\ partial \ text {U}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {V}} = \ text {c} _ {\ text {v}} [/ латекс]

Это безразмерная теплоемкость при постоянном объеме; обычно это функция температуры из-за межмолекулярных сил.Для умеренных температур константа одноатомного газа c _v = 3/2, а для двухатомного газа c _v = 5/2 (см.). Макроскопические измерения теплоемкости дают информацию о микроскопической структуре молекул.

Молекулярные внутренние колебания : Когда газ нагревается, поступательная киентная энергия молекул в газе увеличивается. Кроме того, молекулы газа могут улавливать множество характерных внутренних колебаний. Потенциальная энергия, накопленная в этих внутренних степенях свободы, вносит вклад в удельную теплоемкость газа.

Теплоемкость при постоянном давлении 1 Дж · К ⁻¹ идеальный газ составляет:

[латекс] (\ frac {\ partial \ text {H}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {V}} = \ text {c} _ {\ text {p}} = \ текст {c} _ {\ text {v}} + \ text {R} [/ latex]

где H = U + pV — энтальпия газа.

Измерение теплоемкости при постоянном объеме может быть чрезвычайно трудным для жидкостей и твердых тел. То есть небольшие изменения температуры обычно требуют большого давления для поддержания постоянного объема жидкости или твердого вещества (это означает, что содержащий сосуд должен быть почти жестким или, по крайней мере, очень прочным).Легче измерить теплоемкость при постоянном давлении (позволяющем материалу свободно расширяться или сжиматься) и определить теплоемкость при постоянном объеме, используя математические соотношения, выведенные из основных законов термодинамики.

Используя фундаментальную термодинамическую связь, мы можем показать:

[латекс] \ text {C} _ {\ text {p}} — \ text {C} _ {\ text {V}} = \ text {T} (\ frac {\ partial \ text {P}} { \ partial \ text {T}}) _ {\ text {V}, \ text {N}} (\ frac {\ partial \ text {V}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text { p}, \ text {N}} [/ latex]

, где частные производные взяты при постоянном объеме и постоянном количестве частиц, а также при постоянном давлении и постоянном количестве частиц, соответственно.

Коэффициент теплоемкости или показатель адиабаты — это отношение теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. Иногда его также называют коэффициентом изоэнтропического расширения:

[латекс] \ gamma = \ frac {\ text {C} _ {\ text {P}}} {\ text {C} _ {\ text {V}}} = \ frac {\ text {c} _ { \ text {p}}} {\ text {c} _ {\ text {v}}} [/ latex]

Для идеального газа оценка приведенных выше частных производных в соответствии с уравнением состояния, где R — газовая постоянная для идеального газа, дает:

[латекс] \ text {pV} = \ text {RT} [/ латекс]

[латекс] \ text {C} _ {\ text {p}} — \ text {C} _ {\ text {V}} = \ text {T} (\ frac {\ partial \ text {P}} { \ partial \ text {T}}) _ {\ text {V}} (\ frac {\ partial \ text {V}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {p}} [/ latex ]

[латекс] \ text {C} _ {\ text {p}} — \ text {C} _ {\ text {V}} = — \ text {T} (\ frac {\ partial \ text {P}} {\ partial \ text {V}}) _ {\ text {V}} (\ frac {\ partial \ text {V}} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {p}} ^ { 2} [/ латекс]

[латекс] \ text {P} = \ frac {\ text {RT}} {\ text {V}} \ text {n} \ to (\ frac {\ partial \ text {P}} {\ partial \ text {V}}) _ {\ text {T}} = \ frac {- \ text {RT}} {\ text {V} ^ {2}} = \ frac {- \ text {P}} {\ text { V}} [/ латекс]

[латекс] \ text {V} = \ frac {\ text {RT}} {\ text {P}} \ text {n} \ to (\ frac {\ partial \ text {V}} {\ partial \ text {T}}) ^ {2} _ {\ text {p}} = \ frac {\ text {R} ^ {2}} {\ text {P} ^ {2}} [/ latex]

заменяющий:

[латекс] — \ text {T} (\ frac {\ partial \ text {P}} {\ partial \ text {V}}) _ {\ text {V}} (\ frac {\ partial \ text {V }} {\ partial \ text {T}}) _ {\ text {p}} ^ {2} = — \ text {T} \ frac {- \ text {P}} {\ text {V}} \ frac {\ text {R} ^ {2}} {\ text {P} ^ {2}} = \ text {R} [/ latex]

Это уравнение сводится просто к тому, что известно как соотношение Майера:

Юлиус Роберт Майер : Юлиус Роберт фон Майер (25 ноября 1814 — 20 марта 1878), немецкий врач и физик, был одним из основоположников термодинамики.Он известен прежде всего тем, что в 1841 году сформулировал одно из первоначальных заявлений о сохранении энергии (или то, что сейчас известно как одна из первых версий первого закона термодинамики): «Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. В 1842 году Майер описал жизненно важный химический процесс, который теперь называют окислением, как основной источник энергии для любого живого существа. Его достижения не были замечены, и заслуга в открытии механического эквивалента тепла была приписана Джеймсу Джоулю в следующем году.фон Майер также предположил, что растения превращают свет в химическую энергию.

[латекс] \ text {C} _ {\ text {P}} — \ text {C} _ {\ text {V}} = \ text {R} [/ latex].

Это простое уравнение, связывающее теплоемкость при постоянной температуре и при постоянном давлении.

Решение задач калориметрии

Калориметрия используется для измерения количества тепла, выделяемого или потребляемого в химической реакции.

Цели обучения

Объясните, что калориметр бомбы используется для измерения тепла, выделяемого в реакции горения

Основные выводы

Ключевые моменты

Калориметрия используется для измерения количества тепла, передаваемого веществу или от него.
Калориметр — это устройство, используемое для измерения количества тепла, участвующего в химическом или физическом процессе.
Это означает, что количество тепла, производимого или потребляемого в реакции, равно количеству тепла, поглощаемого или теряемого раствором.

Ключевые термины

теплота реакции : изменение энтальпии в химической реакции; количество тепла, которое система отдает своему окружению, чтобы она могла вернуться к исходной температуре.
горение : Процесс, в котором два химических вещества объединяются для получения тепла.

Калориметры

предназначены для минимизации обмена энергией между исследуемой системой и ее окружением. Они варьируются от простых калориметров для кофейных чашек, используемых студентами начального курса химии, до сложных калориметров-бомб, используемых для определения энергетической ценности пищи.

Калориметрия используется для измерения количества тепла, передаваемого веществу или от него. Для этого происходит обмен тепла с калиброванным объектом (калориметром).Изменение температуры измерительной части калориметра преобразуется в количество тепла (поскольку предыдущая калибровка использовалась для определения его теплоемкости). Измерение теплопередачи с использованием этого подхода требует определения системы (вещества или веществ, подвергающихся химическому или физическому изменению) и ее окружения (других компонентов измерительного устройства, которые служат либо для обеспечения теплом системы, либо для поглощения тепла от система). Знание теплоемкости окружающей среды и тщательные измерения масс системы и окружающей среды, а также их температуры до и после процесса позволяют рассчитать передаваемое тепло, как описано в этом разделе.

Калориметр — это устройство, используемое для измерения количества тепла, участвующего в химическом или физическом процессе. Например, когда в растворе в калориметре происходит экзотермическая реакция, тепло, выделяемое в результате реакции, поглощается раствором, что увеличивает его температуру. Когда происходит эндотермическая реакция, необходимое тепло поглощается тепловой энергией раствора, что снижает его температуру. Затем изменение температуры, а также удельная теплоемкость и масса раствора можно использовать для расчета количества тепла, задействованного в любом случае.

Калориметры кофейных чашек

Студенты-общехимики часто используют простые калориметры, изготовленные из полистирольных стаканчиков. Эти простые в использовании калориметры типа «кофейная чашка» обеспечивают больший теплообмен с окружающей средой и, следовательно, дают менее точные значения энергии.

Устройство калориметра постоянного объема (или «бомбы»)

Калориметр бомбы : Это изображение типичной установки калориметра бомбы.

Калориметр другого типа, который работает с постоянным объемом, в просторечии известен как калориметр-бомба, используется для измерения энергии, производимой в реакциях с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов, таких как реакции горения.(Термин «бомба» исходит из наблюдения, что эти реакции могут быть достаточно интенсивными, чтобы напоминать взрывы, которые могут повредить другие калориметры.) Этот тип калориметра состоит из прочного стального контейнера («бомба»), который содержит реагенты и сам является погружен в воду. Образец помещается в бомбу, которая затем заполняется кислородом под высоким давлением. Для воспламенения образца используется небольшая электрическая искра. Энергия, произведенная в результате реакции, улавливается стальной бомбой и окружающей водой.Повышение температуры измеряется и, наряду с известной теплоемкостью калориметра, используется для расчета энергии, производимой в результате реакции. Калориметры бомбы требуют калибровки для определения теплоемкости калориметра и обеспечения точных результатов. Калибровка выполняется с использованием реакции с известным q, например измеренного количества бензойной кислоты, воспламененного искрой от никелевой плавкой проволоки, которая взвешивается до и после реакции. Изменение температуры, вызванное известной реакцией, используется для определения теплоемкости калориметра.Калибровка обычно выполняется каждый раз перед использованием калориметра для сбора данных исследования.

Пример: идентификация металла путем измерения удельной теплоемкости

Кусок металла весом 59,7 г, который был погружен в кипящую воду, был быстро перенесен в 60,0 мл воды при начальной температуре 22,0 ° C. Конечная температура составляет 28,5 ° C. Используйте эти данные, чтобы определить удельную теплоемкость металла. Используйте этот результат, чтобы идентифицировать металл.

Решение

Предполагая идеальную теплопередачу, тепло, выделяемое металлом, является отрицательной величиной тепла, поглощаемого водой, или:

[латекс] \ text {q} _ {\ text {metal}} = — \ text {q} _ {\ text {water}} [/ latex]

В развернутом виде это:

[латекс] \ text {c} _ {\ text {metal}} \ times \ text {m} _ {\ text {metal}} \ times \ left (\ text {T} _ {\ text {f, металл }} — \ text {T} _ {\ text {i, metal}} \ right) = \ text {c} _ {\ text {water}} \ times \ text {m} _ {\ text {water}} \ times \ left (\ text {T} _ {\ text {f, water}} — \ text {T} _ {\ text {i, water}} \ right) [/ latex]

Отметим, что, поскольку металл был погружен в кипящую воду, его начальная температура была 100.{\ text {o}} \ text {C} [/ latex]

Наша экспериментальная удельная теплоемкость наиболее близка к значению для меди (0,39 Дж / г ° C), поэтому мы идентифицируем металл как медь.

Расчет изменения тепловой энергии: формула и примеры — видео и стенограмма урока

Тепловая энергия

Если тепло — это передача тепловой энергии, что такое тепловая энергия? Тепловая энергия — это кинетическая энергия атомов или молекул, составляющих вещество. Эти атомы и молекулы перемещаются, вращаясь, вибрируя, а в случае жидкостей и газов даже перемещаясь.Энергия движения — это кинетическая энергия. Когда крошечные частицы, атомы и молекулы совершают эту кинетическую энергию или движение, мы называем это тепловой энергией.

Температурная шкала Кельвина

Слово «тепловая энергия», вероятно, для вас очень похоже на слово «термометр». Если да, то хорошо! Температура вещества, измеренная термометром, на самом деле является средней тепловой энергией атомов или молекул в веществе. Вот почему шкала температуры Кельвина так полезна.При 0 Кельвина нет кинетической энергии и движения атомов в веществе. На температурной шкале Кельвина , когда температура поднимается от нуля, движение увеличивается, а тепловая энергия увеличивается. Используя это соотношение, можно легко преобразовать температуру из Цельсия в Кельвин.

Удельная теплоемкость

При повышении температуры тепловая энергия вещества увеличивается. Обратное тоже верно.С понижением температуры тепловая энергия вещества уменьшается. Передаваемое тепло, q , можно рассчитать как:

В этом уравнении Cp, — удельная теплоемкость вещества, м, — масса, а ΔT — изменение температуры. Всегда рассчитывайте изменение температуры, вычитая начальную температуру из конечной температуры Tf — Ti. Если тепло передается веществу, тепловая энергия вещества возрастает, и поэтому q будет положительным.Если тепло передается из системы, тепловая энергия вещества понижается и q будет отрицательной.

Удельная теплоемкость — это константа, определяющая, сколько энергии нужно вложить в один грамм вещества, чтобы повысить его температуру на один градус Цельсия. Это также можно рассматривать как повышение его на один градус Кельвина, потому что размер градуса в обеих этих шкалах эквивалентен. Эту константу можно измерить или найти в справочниках для каждой фазы каждого вещества.Стоит отметить, что разные фазы одного и того же вещества имеют разную теплоемкость. Например, удельная теплоемкость льда отличается от удельной теплоемкости жидкой воды.

В этой таблице показаны удельные теплоемкости некоторых распространенных веществ.

Вещество	Удельная теплоемкость (Дж / кг ° C)
азот (газ)	1040
кислород (газ)	918
вода (газ)	3985
спирт этиловый (жидкий)	2440
вода (жидкость)	4182
стекло (Pyrex, твердое)	753
золото (цельное)	129
железо (цельное)	449
вода (твердая)	2093

Обратите внимание, что при использовании в расчетах удельной теплоемкости вещество должно оставаться в той же фазе.Фазовые переходы действительно вызывают передачу тепла, но рассчитываются другим способом.

Примеры расчетов

Давайте рассмотрим несколько примеров.

Пример 1

Золотое кольцо весом 5,0 грамма лежит на солнце. Кольцо поглощает 20 Дж тепловой энергии. Если предположить, что кольцо начинается при температуре 30 ° C, какой будет конечная температура кольца после поглощения этой энергии?

Сначала вставьте все известные значения в уравнение. Поскольку удельная теплоемкость выражается в джоулях на килограмм на градус Цельсия, нам также нужно преобразовать нашу массу, равную 5.0 граммов в килограммы тоже. Удельная теплоемкость золота приведена в таблице.

Упрощая, мы можем найти конечную температуру,

Пример 2

Один грамм неизвестного вещества теряет 11,2 Дж тепловой энергии при охлаждении с 90 ° C до 65 ° C. Какова удельная теплоемкость неизвестного вещества?

Во-первых, мы алгебраически выделим C, теплоемкость неизвестной величины.

Мы подставим наши известные значения, не забывая переводить нашу массу из одного грамма в килограммы.

Исходя из таблицы, теперь мы знаем, что вещество должно быть железо!

Итоги урока

Давайте рассмотрим. Тепло, q , это мера тепловой энергии, передаваемой веществу и от него. Чаще всего используются единиц энергии, калорий и джоулей. Тепловая энергия — это кинетическое движение атомов или молекул в веществе. Температура вещества — средняя тепловая энергия. На температурной шкале Кельвина ноль Кельвина — это точка, в которой все движение прекращается, и вещество не имеет тепла и тепловой энергии. Удельная теплоемкость — это константа, определяющая, сколько энергии нужно вложить в один грамм вещества, чтобы повысить его температуру на один градус Цельсия. Теплота может быть рассчитана для одной фазы вещества, изменяющего температуру, с помощью следующего уравнения:

Удельная теплоемкость — энергия, температура и изменение состояния — OCR Gateway — GCSE Physics (Single Science) Revision — OCR Gateway

Если энергия передается блоку свинца путем нагревания, частицы свинца получают энергию.Когда свинец находится в твердом состоянии, его частицы только колеблются, но при нагревании они колеблются быстрее. В твердом состоянии частицы находятся близко друг к другу, поэтому они могут столкнуться друг с другом и передать энергию. Энергия передается через блок быстро, поэтому температура блока быстро повышается.

Изменение температуры системы зависит от:

количества тепловой энергии, переданной системе
массы вещества
природы самого вещества

Удельная теплоемкость вещества равна мера количества тепловой энергии, необходимой для повышения температуры данного вещества.

Удельная теплоемкость вещества — это количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества на 1 ° C.

Различные вещества имеют разную удельную теплоемкость. Например, удельная теплоемкость воды составляет 4180 Дж / кг ° C, а удельная теплоемкость свинца составляет всего 129 Дж / кг ° C.

Расчет изменений тепловой энергии

Изменение тепловой энергии из-за изменений температуры рассчитывается по следующему уравнению:

изменение тепловой энергии = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры

Это когда:

изменение температуры тепловая энергия измеряется в джоулях (Дж)
масса измеряется в килограммах (кг)
удельная теплоемкость измеряется в джоулях на килограмм на градус Цельсия (Дж / кг ° C)
изменение температуры измеряется в градусах Цельсия (° C)

Слово «удельная» в слове «удельная теплоемкость» означает на единицу массы, обычно на килограмм.

Пример

Удельная теплоемкость для меди составляет 385 Дж / кг ° C. Рассчитайте изменение тепловой энергии при изменении температуры 2,00 кг меди на 10,0 ° C.

изменение тепловой энергии = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры

= 2,00 × 385 × 10,0

= 7,700 Дж (7,7 кДж)

Вопрос

Удельная теплоемкость воды составляет 4,180 Дж / кг ° C. Рассчитайте изменение тепловой энергии при охлаждении 0,200 кг воды со 100 ° C до 25 ° C.0 ° С.

Показать ответ

изменение температуры = (100-25) = 75,0 ° C

изменение тепловой энергии = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры

= 0,200 × 4,180 × 75,0

= 62,700 Дж (62,7 кДж)

Вопрос

Удельная теплоемкость кирпича составляет 840 Дж / кг ° C. Рассчитайте изменение температуры при передаче 400 кДж тепловой энергии на кирпич весом 3,50 кг.

Показать ответ

400 кДж = 400 × 1000 = 400000 Дж

изменение тепловой энергии = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры

Переставьте уравнение:

\ [изменение ~ in ~ температура = \ frac {изменение ~ тепловой ~ энергии} {масса \ умножение на удельную ~ теплоемкость} \]

\ [изменение ~ температуры = \ frac {400,000} {3.5 \ times 840} \]

\ [= 136 ° C \]

Накопитель тепловой энергии

Бен Рейнхардт

24 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240,
Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Регламентируется технология хранения тепловой энергии.
по двум принципам:

Явное аккумулирование тепла
Скрытое накопление тепла

Явное тепло вызывает изменение температуры.An
отличительной характеристикой явного тепла является поток тепла от горячего
к холоду посредством теплопроводности, конвекции или излучения. Управляющий
уравнение для явного тепла q = m
C _p (T ₂ -T ₁), где m — масса, Cp —
удельная теплоемкость при постоянном давлении, а Т ₁ и Т ₂
— две температуры до и после нагрева. [1] Этот тип тепла
хранение зависит от температурного градиента и требует изоляции
для поддержания температурного градиента.[2]

Скрытое тепло работает по другому закону. Как тепло
закачивается в материал, температура не меняется. Скрытая теплота
накапливается в материале перед фазовым переходом и может быть определен как
энергия, необходимая для фазового перехода. Уравнение скрытой теплоты:
q = m C _p dT (s) + m L + m C _p dT, где L —
энтальпия плавления и dT — разница температур. [1] Первый
термин — явная теплота твердой фазы, второй — скрытая теплота
плавления, а третий — явное тепло жидкой фазы.Потому что
скрытого тепла, есть преимущество в хранении тепла при использовании
материалы с фазовым переходом (ПКМ).

Использование PCM является многообещающей технологией, поскольку
обеспечивает способ хранения тепла от возобновляемых источников, таких как солнце
и отходящее тепло промышленных процессов (4). PCM может обрабатывать гораздо больше
нагревать при той же температуре, что и материал с постоянным состоянием. Это
из-за срока скрытой теплоты. Как было исследовано Akiyama et al., а
53/40/7 мас.% Смесь неорганических солей
KNO ₃ / NaNO ₂ / NaNO ₃ показал 239 кДж / кг
разница между накоплением тепла ЛГС и СВС при плавлении композита
точка. [1] Помимо более высокой теплоемкости, PCM может
также действуют как источник тепла с постоянной температурой; это потому что это может
набирать и выделять тепло, оставаясь в состоянии фазового перехода. Для
по этой причине PCM может работать постоянно и мало
деградация с течением времени.[1]

Материалы, которые обычно используются в качестве PCM, включают
органические парафины и непарафины, неорганические соли и металлы. [1]
Самыми популярными ПКМ по состоянию на 2009 год являются органические парафины, жирные кислоты и
гидраты. [1] Они использовались для сбора солнечных и промышленных отходов.
тепла, однако все они имеют температуру плавления ниже 200 ° C и
используется для мелкомасштабного отопления, а не для электричества
поколение. [1] При высоких температурах (выше 200 ° C) использовались ПКМ.
неорганические соли, которые имеют гораздо более низкую теплопроводность,
делая их менее эффективными, постоянными источниками тепла.[1]

Причина, по которой PCM эффективны для хранения
температура промышленных отходов и солнечного тепла может быть продемонстрирована с помощью
простые расчеты. Парафиновый воск, использованный Khin et al. имеет
температура плавления 62 ° C и энтальпия плавления 145-240 кДж / кг.
[3] Поскольку температура кипения воды составляет 100 ° C, она не подвергается
любое изменение при 62 ° C. Таким образом, вода будет использоваться в качестве низкотемпературной
Температурный контрпример без PCM. С Cp равным 4.186 кДж / кг / К и
предполагаемая начальная температура 25 ° C, теплоаккумулятор для
вода при 62C, если принять постоянную удельную теплоемкость, составляет 154,9 кДж / кг (6). В
расчет виден ниже:

q = (4,186 кДж / кг / К) (335K-298K) = 154,9 кДж / кг

Это сопоставимо со скрытой теплотой парафина.
значение только 145-240 кДж / кг, поэтому с дополнительным парафином
При нагревании парафиновый ПКМ выгоден при более низких температурах.

Однако при более высоких температурах PCM начинают терять
их преимущество. Расплавленные соли и металлы, которые в основном используются для
более высокая температура хранения тепла имеет значения скрытой теплоты как высокие
как 1754,4 кДж / кг. [1] Вода, так как рабочие температуры для этих
материалы будут иметь температуру более 200 ° C, будут превращены в перегретые
пар с теплотой парообразования около 100 ° C
значение 2257 кДж / кг. [4] Это значение, наряду с относительно высокой температурой
емкость воды будет намного больше, чем энергия, запасенная на
килограмм PCM, демонстрируя, что высокая температура хранения тепла
с ПКМ нецелесообразно.

Хотя на сегодняшний день это непрактично, разработка
более эффективный неорганический PCM будет иметь множество приложений, таких как
хранение геотермальной энергии. Геотермальные мощности США
В штатах в 2004 году было 2564 МВт при общем производстве электроэнергии 17 917 человек.
ГВтч. [5] Геотермальная энергия выгодна, потому что внутренняя
процессы создают почти бесконечное количество энергии, и поэтому
считается возобновляемым источником энергии.[6] Геотермальная энергия может быть
описан, как и использование PCM, в двух категориях: низкая и высокая температура
использовать. [6] Однако производство высокотемпературной геотермальной электроэнергии
неэффективно. КПД составляет 10-17%, примерно в три раза больше.
меньше, чем ископаемое топливо. [6] Большая часть неэффективности связана с
состав геотермальных газов. Газы обычно содержат
неконденсирующиеся газы, такие как диоксид углерода и сероводород, которые
должен быть удален для конденсации.[6] Это требует больше энергии
вход и сниженная эффективность. Энергия этого перегретого пара,
с теплосодержанием до 2800 кДж / кг, вместо этого потенциально может быть
хранится в улучшенном PCM, где его можно транспортировать для других целей или
более эффективная обработка. [6]

© Бенджамин Рейнхардт. Автор грантов
разрешение на копирование, распространение и отображение этой работы в неизмененном виде,
со ссылкой на автора, только для некоммерческих целей.Все
другие права, в том числе коммерческие, принадлежат
автор.

Список литературы

[1] Т. Номура, Н. Окинака и Т. Акияма, «Технология
скрытого хранения тепла для применения при высоких температурах: обзор »,
Inst. Iron Steel Jpn. Международный, 50 , 1229 (2010).

[2] Р. А. Хаггинс, Накопитель тепловой энергии, 1-й
Выпуск (Springer, 2010), стр. 21-27.

[3] М.Н. А. Хавладер, М. С. Уддин, М. М. Хин,
«Микрокапсулированная система хранения тепловой энергии PCM», Прил. Энергия
74 , 195 (2003).

[4] Дж. М. Смит, Х. К. Ван Несс и М. М. Эбботт,
Введение в термодинамику химической инженерии. 7-е изд.
(McGraw-Hill, 2006), стр. 134-35, 685.

[5] Р. Бертани, «Мировое производство геотермальной энергии в
Период 2001 — 2005 гг. «Геотермия» 34, , 651 (2005).

[6] Э. Барбье, «Технологии геотермальной энергии и
Текущее состояние: обзор, «Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии»
6 , 6 (2002).

Q = m Cp dT

Теплообмен — это фундаментальная операция в энергетике. Контуры горячего водоснабжения обычно используются для передачи тепла в сетях централизованного теплоснабжения и на промышленных объектах.

Капитальные и эксплуатационные расходы многих контуров горячего водоснабжения выше, чем они должны быть.Этот пост объяснит, почему это происходит в контексте фундаментального уравнения энергетики Q = m * Cp * dT .

Рисунок 1 — Простой контур горячей воды

Это уравнение показывает, как рассчитать теплопередачу в нашем контуре горячей воды:

  Q = m * Cp * dT

тепло = массовый расход * удельная теплоемкость * разница температур

кВт = кг / с * кДж / кг / ° C * ° C

Массовый расход м [кг / с] — это измерение количества воды, протекающей по контуру горячей воды.

Удельная теплоемкость Cp [кДж / кг / ° C] — это термодинамическое свойство, характерное для жидкости, используемой для передачи тепла. Мы могли управлять удельной теплоемкостью, только изменяя жидкость, используемую в контуре.

Вода — хороший выбор жидкости по соображениям стоимости и безопасности. Удельная теплоемкость воды зависит от температуры, но для контура горячего водоснабжения она практически постоянна.

Разница температур dT [° C] — это разница температур до и после теплопередачи.

Оптимизация контура горячей воды требует правильной настройки расхода и температуры. Мы могли бы использовать высокий массовый расход и низкую разницу температур. Мы также могли бы использовать низкий массовый расход при большой разнице температур.

Низкий массовый расход при высокой разнице температур оптимален и снижает наши капитальные и эксплуатационные расходы. Низкий массовый расход сводит к минимуму количество электроэнергии, необходимой для перекачивания воды по контуру.

Высокая разница температур приводит к:

увеличение максимальной мощности контура по отдаче тепла.Размер трубы ограничивает пропускную способность контура, ограничивая максимальный расход. Больше тепла может передаваться при максимальной скорости потока за счет большей разницы температур.
максимизирует рекуперацию тепла от источников тепла ТЭЦ, таких как вода в рубашке или выхлопные газы.
максимизирует электрическую мощность систем на основе паровых турбин, позволяя снизить давление в конденсаторе.

Рентабельность капитальных затрат достигается за счет возможности передачи большего количества тепла при тех же объемах инвестиций или установки трубопроводов меньшего диаметра.

Снижение эксплуатационных расходов достигается за счет снижения потребления электроэнергии насосом и повышения эффективности системы ТЭЦ.

Спасибо за чтение!