Расчет Гкал на отопление: методы измерений и формулы

Что это за единица — гигакалория? Как она связана с более привычными киловатт-часами тепловой энергии? Какие данные необходимы для расчета полученного помещением тепла в гигакалориях? Наконец, по каким формулам выполняется расчет? Попробуем ответить на эти вопросы.

Наша задача — научиться считать собственные расходы.

Что это такое

Начнем со смежного определения. Калорией называется количество энергии, необходимое для нагрева 1 грамма воды на 1 градус по шкале Цельсия при атмосферном давлении.

Поскольку по сравнению с затратами тепла на обогрев помещений одна калория — величина смехотворно малая, в расчетах обычно используется гигакалория (Гкал), равная одному миллиарду (10^9) калорий.

Использование именно этой величины предусмотрено «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя», изданными Министерством топлива и энергетики РФ в 1995 году.

Справка: средний норматив потребления тепла по России — 0,0342 гигакалории на квадратный метр общей площади жилья в месяц. Нормы для разных регионов отличаются в зависимости от климатической зоны и определяются местными законодательными органами.

Что такое Гкал в отоплении в более привычных нам величинах?

• Одной гигакалории достаточно для нагрева 1000 тонн воды на один градус.
• Она соответствует 1162,2222 киловатт-часам.

Расчет тепловой энергии в случае отопления ведется в гигакалориях.

Почему ЖКХ при расчетах за отопление завышают количество потраченной энергии

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

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

Зачем это нужно

Многоквартирные дома

Все очень просто: гигакалории используются в расчетах за тепло. Зная, сколько тепловой энергии осталось в здании, потребителя можно выставить вполне конкретный счет. Для сравнения — при работе центрального отопления без счетчика счет выставляется по площади отапливаемого помещения.

Наличие теплосчетчика подразумевает горизонтальную последовательную или коллекторную разводку труб отопления: в квартиру заведены отводы стояков подачи и обратки; конфигурация внутриквартирной системы определяется владельцем. Такая схема характерна для новостроек и, среди прочего, позволяет гибко регулировать расход тепла, выбирая между комфортом и экономией.

Горизонтальная коллекторная разводка в квартире.

Как осуществляется регулировка?

• Дросселированием самих отопительных приборов. Дроссель позволяет ограничить проходимость радиатора, снизив его температуру и, соответственно, затраты тепла.
• Установкой общего термостата на обратном трубопроводе. Расход теплоносителя будет определяться температурой в помещении: при охлаждении воздуха он будет увеличиваться, при нагреве — уменьшаться.

Частные дома

Владельцу коттеджа интересна прежде всего цена гигакалории тепла, полученной из разных источников. Мы позволим себе привести примерные значения для Новосибирской области для тарифов и расценок 2013 года.

Для сравнения: центральное отопления на момент сбора статистических данных обходилось в 1467 рублей за гигакалорию.

Итог всех вычислений

Правильно выполненный расчет потребления тепловой энергии – это залог экономного расхода финансовых средств, затрачиваемых на отопление. Приводя пример среднего значения, можно отметить, что при обогреве жилой постройки площадью в 200 м² в соответствии с вышеописанными формулами вычислений объем тепла будет составлять приблизительно 3 гкал за один месяц. Таким образом, приняв во внимание тот факт, что стандартный отопительный сезон длится полгода, то за шесть месяцев объем расхода будет составлять 18 гкал.

Безусловно, все мероприятия по расчету тепла гораздо удобнее и проще выполнять в частных постройках, нежели в многоквартирных домах с централизованной отопительной системой, где простым оборудованием обойтись не получится. Таким образом, можно сказать, что все расчеты по определению расхода энергии тепла в конкретном помещении вполне могут быть выполнены своими силами (про

Счетчики

Какие данные нужны для учета тепла?

Догадаться несложно:

1. Расход теплоносителя, проходящего через отопительные приборы.
2. Его температура на входе и выходе из соответствующего участка контура.

Для измерения расхода используются счетчики двух типов.

Счетчики с крыльчаткой

Предназначенные для отопления и ГВС счетчики отличаются от использующихся на холодной воде лишь материалом крыльчатки: он более стоек к высоким температурам.

Сам механизм — тот же:

• Поток теплоносителя заставляет вращаться крыльчатку.
• Она передает вращение механизму учета без непосредственного взаимодействия, посредством постоянного магнита.

Несмотря на простоту конструкции, счетчики имеют достаточно низкий порог срабатывания и неплохо защищены от подтасовки данных: любая попытка затормозить крыльчатку внешним магнитным полем упрется в наличие у механизма антимагнитного экрана.

Механический счетчик для ГВС и отопления.

Счетчики с регистратором перепада

Устройство второго типа счетчиков основано на законе Бернулли, который утверждает, что статическое давление в потоке жидкости или газа обратно пропорционально его скорости.

Как использовать эту особенность гидродинамики для подсчета расхода теплоносителя? Достаточно преградить ему путь подпорной шайбой. Падение давления на шайбе будет прямо пропорционально скорости потока через нее. Регистрируя давление парой датчиков, несложно в реальном времени вычислять расход.

Любопытно: устройство счетчика подразумевает наличие в нем электроники. Большая часть моделей счетчиков этого типа выдает не только сырые данные — расход воды и ее температуру — но и высчитывает фактическое использование тепла. Управляющий модуль таких устройств имеет порт для подключения к компьютеру и может перенастраиваться своими руками под изменившуюся схему расчетов.

А что, если речь идет не о закрытом контуре отопления, а об открытой системе с возможностью отбора ГВС? Как регистрировать расход горячей воды?

Решение очевидно: в этом случае подпорные шайбы и датчики давления ставятся и на подающий, и на обратный трубопроводы отопления. Разница расхода теплоносителя между нитками и будет указывать на то количество горячей воды, которое было использовано на хознужды.

На фото — электронный теплосчетчик с регистрацией перепада давлений на шайбах.

Учетные приборы для домов и квартир

Специальный прибор позволяет точно подсчитывать тарифы за водоснабжение, электричество, газ и тепло. Пользователям разрешается устанавливать теплосчетчик для фиксации расходов тепловой энергии. Устройство производит измерение в Гкал/ч, кВт/ч и кДж/ч. На сегодняшний день популярны.

Крыльчатые счетчики

Крыльчатый счетчик эффективно работает при температуре ниже 22 градусов
Счетчик имеет вид механизма с перпендикулярным расположением оси вращения. Модель характеризуется низкой чувствительностью, что позволяет точно измерять тепловые затраты. Регуляторы подходят для помещений с хорошей теплоизоляцией, температурными показателями в +26 градусов. Крыльчатый аппарат при функциях корректировки температуры до +22 градусов считает минимум Гкал.

Преимущества:

• недорогая стоимость;
• запитка от батареек;
• простота использования;
• точность замеров.

Минусы:

• риск поломок вследствие гидроудара;
• быстрый износ механизма;
• повышение давления в системе;
• при заклинивании крыльчатки водопоток не пропускается.

Устройства крыльчатого типа подходят для снятия показаний, если используется небольшой объем воды.

Приборы с регистраторами скачков

Электронные приборы стоят дороже, но точнее считают гигакалории
Импульсный аппарат производит удаленное снятие показаний с 2-16 каналов, поэтому подходит для частного или многоквартирного дома. Учет и передача данных производится на ЖК-монитор, через разъемный интерфейс, на ноутбук или компьютер при помощи сетевого кабеля, через GSM-сеть.

Сценарий, по которому нужно измерить показания, задает пользователь. Ультразвуковые приборы могут подключаться к системе водо-, газоснабжения, являются частью АСКУЭ или совмещаются с системой «умный дом».

Преимущества:

• множество вариантов для общедомовых и частных измерений;
• возможность интеграции в несколько учетных систем;
• прочность за счет отсутствия подвижных узлов;
• красивый внешний вид и компактность;
• защита от пыли и влаги – счетчик можно поставить на кухне или на улице;
• прочный корпус;
• функции самодиагностики неполадок;
• обширная коммуникация;
• выполнение со съемным вычислительным блоком или без него;
• период между проверками – 6 лет, между заменами – 10 лет.

Минусы:

• высокая стоимость;
• коммуникационные возможности зависят от специфики выхода;
• затраты на приобретение расходомеров, датчиков давления, модулей ДУ для приборов базовой комплектации.

Для уличного применения подойдут модели с регистраторами перепадов, у которых уровень влагозащиты IP 68.

Формулы

Как рассчитать Гкал на отопление при наличии счетчиков на обеих нитках для открытой (с ГВС) или закрытой (без ГВС) системы?

Формула расчета имеет вид Q=((V1*(T1-T))-(V2*(T2-T)))/1000.

В ней:

• Q — искомое количество тепловой энергии в гигакалориях.
• V1 и V2 — расход теплоносителя через подачу и обратку в тоннах.

Полезно: счетчики по понятным причинам показывают расход в кубометрах, а не в тоннах. Фактическая масса кубометра горячей технической воды несколько отличается от одной тонны; но разница на фоне погрешностей счетчика пренебрежимо мала, поэтому можно смело использовать показания счетчика в кубометрах.

• Т1-температура на входе в контур (подача).
• Т2 — температура на выходе из контура (обратка).
• Т — температура холодной воды, подпитывающей трассу для компенсации потерь. В отопительный сезон она принимается равной +5 С, вне сезона — +15 С.
• Деление на 1000 необходимо именно для того, чтобы получить результат не в мега-, а в гигакалориях. В противном случае нам пришлось бы пересчитывать расход воды в тысячи тонн.

Так, при расходе счетчика на подаче в 52 м3, на обратке в 44 м3, температурах подачи 95 С и обратки 70 С в доме останется ((52*(95-5))-(44*(70-5)))/1000=1,82 Гкал тепла.

Датчики расхода и температуры стоят на обеих нитках.

Заметьте: расход воды оплачивается отдельно. Мы считаем лишь расход тепловой энергии.

Как выглядит инструкция по расчетам, если у вас стоит лишь один счетчик — на подаче? Разумеется, подразумевается, что мы говорим о закрытой системе (без ГВС).

Формула расчета имеет вид Q=V*(T1-T)/1000.

Например, при расходе воды в 52 м3 и температуре теплоносителя в 95 С на подаче в квартире останется 52*(95-5)/1000=4,68 гигакалории.Как легко заметить, такая система подсчета куда менее выгодна потребителю.

Промежуточное решение для закрытых систем — один датчик расхода и два термодатчика. Расчет выполняется по первой формуле; V1 берется равным V2.

Иные способы вычислений объема тепла

Рассчитать количества поступающего в отопительную систему тепла можно и другими способами.

Формула расчета за отопление в данном случае может несколько отличаться от вышеупомянутой и иметь два варианта:

1. Q = ((V1 * (T1 — T2)) + (V1 — V2) * (T2 – T)) / 1000.
2. Q = ((V2 * (T1 — T2)) + (V1 — V2) * (T1 – T)) / 1000.

Все значения переменных в этих формулах являются теми же, что и ранее.

Исходя из этого, можно с уверенностью сказать, что расчет киловатт отопления вполне можно выполнить своими собственными силами. Однако не стоит забывать о консультации со специальными организациями, ответственными за подачу тепла в жилища, поскольку их принципы и система расчетов могут быть абсолютно другими и состоять из совершенного иного комплекса мероприятий.

Решившись конструировать в частном доме систему так называемого «теплого пола», нужно быть готовым к тому, что процедура расчета объема тепла будет значительно сложнее, так как в данном случае следует учитывать не только особенности отопительного контура, но и предусмотреть параметры электрической сети, от которой и будет подогреваться пол. При этом и организации, отвечающие за контроль над такими монтажными работами, будут совершенно иными.

Многие хозяева зачастую сталкиваются с проблемой, связанной с переводом нужного количества килокалорий в киловатты, что обусловлено использованием многими вспомогательными пособиями измерительных единиц в международной системе, называемой «Си». Здесь требуется запомнить, что коэффициент, переводящий килокалории в киловатты, будет составлять 850, то есть, говоря более простым языком, 1 кВт – это 850 ккал. Такой порядок расчетов значительно проще, поскольку высчитать нужный объем гигакалорий не составит труда – приставка «гига» означает «миллион», следовательно, 1 гигакалория – 1 миллион калорий.

Для того чтобы избежать ошибок в вычислениях, важно помнить, что абсолютно все современные тепловые счетчики имеют некоторую погрешность, при этом зачастую в допустимых пределах. Расчет такой погрешности также можно выполнить самостоятельно, воспользовавшись следующей формулой: R = (V1 — V2) / (V1+V2) * 100, где R – погрешность общедомового счетчика на отопление. V1 и V2 – это уже упомянутые выше параметры расхода воды в системе, а 100 – коэффициент, отвечающий за перевод полученного значения в проценты. В соответствии с эксплуатационными нормами максимально допустимая погрешность может составлять 2%, но обычно этот показатель в современных приборах не превышает 1%.

Тепловой расчет

Итак, перед тем как рассчитывать систему отопления собственного дома, вы должны выяснить некоторые данные, которые касаются самой постройки.

Из проекта дома вы узнаете размеры отапливаемых помещений — высоту стен, площадь, количество оконных и дверных проемов, а также их размеры. Как расположен дом относительно сторон света. Не забывайте про среднюю температуру зимой в вашем регионе. Из какого материала сооружено само здание

Особое внимание наружным стенам. Обязательно определяем составляющие от пола до грунта, куда входит фундамент здания. То же самое относится и к верхним элементам, то есть к потолку, кровле и перекрытиям .

Именно эти параметры строения позволят вам перейти к проведению гидравлического расчета. Скажем прямо, вся вышеописанная информация доступна, так что проблем с ее сбором не должно возникнуть.

Как снизить текущие затраты по теплоснабжению

Схема центрального отопления многоквартирного дома

Учитывая постоянно повышающиеся тарифы на оплату ЖКХ за теплоснабжение вопрос о снижении этих расходов становиться с каждым годом только актуальнее. Проблема уменьшения затрат заключается в специфике работы централизованной системы.

Как снизить оплату за отопление и при этом обеспечить должный уровень нагрева помещений? Прежде всего нужно усвоить, что для центрального теплоснабжения не работают обычные эффективные способы уменьшения тепловых потерь. Т.е. если было выполнено утепление фасада дома, произведена замена оконных конструкций на новые – размер оплаты останется тот же.

Единственным способом снижения расходов на отопление является установка индивидуальных счетчиков учета тепловой энергии. Однако при этом можно столкнуться со следующими проблемами:

• Большое количество тепловых стояков в квартире. В настоящее время средняя стоимость установки счетчика отопления колеблется от 18 до 25 тыс. рублей. Для того, чтобы выполнялись расчеты стоимости отопления по индивидуальному прибору – необходим их монтаж на каждый стояк;
• Сложность в получении разрешения на установку счетчика. Для этого необходимо получить технические условия и на их основе подобрать оптимальную модель прибора;
• Для того, чтобы производить своевременную оплату теплоснабжения по индивидуальному счетчику — необходимо периодически отправлять их на поверку. Для этого выполняется демонтаж и последующий монтаж устройства, прошедшего поверку. Это тоже влечет за собой дополнительные расходы.

Принцип работы общедомового счетчика

Но несмотря на эти факторы установка теплового счетчика в конечном итоге приведет к существенному снижению оплаты за услуги теплоснабжения. Если в доме схема с несколькими тепловыми стояками, проходящими через каждую квартиру – можно установить общедомовой счетчик. В этом случае снижение затрат будет не таким существенным.

При расчете оплаты за отопление по общедомовому счетчику учитывается не количество поступившей тепловой энергии, а разница между ней и в обратной трубе системы. Это наиболее приемлемый и открытый способ формирования окончательной стоимости услуги. Помимо этого выбрав оптимальную модель прибора можно дополнительно улучшить отопительную систему дома по следующим показателям:

• Возможность регулирования количества потребляемой тепловой энергии в здание в зависимости от внешних факторов – температуры на улице;
• Прозрачный способ расчета оплаты за отопление. Однако при этом происходит распределение общей суммы по всем квартирам в доме в зависимости от их площади, а не по объему тепловой энергии, пришедшей в каждое помещение.

К тому же обслуживанием и настройкой общедомового счетчика могут заниматься только представители управляющей компании. Однако жильцы вправе потребовать всю необходимую отчетность для сверки выполненных и начисленных оплат ЖКХ за теплоснабжение.

Помимо монтажа прибора учета тепла необходимо установить современный смесительный узел для регулирования степени нагрева теплоносителя, входящего в отопительную систему дома.