Расчет годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию домов. Отопительный период, градусо-сутки, удельный годовой расход тепловой энергии. Калькулятор.
Что это такое
Определение
Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру – градусо-суткам отопительного периода.
Для чего используется этот параметр? Прежде всего – для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.
Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений.
Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.
Градусо-сутки
Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое – градусо-сутки?
Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:
- GSOP – искомое значение;
- Dt – разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
- Z – длина отопительного сезона (в сутках).
Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).
Зима в Якутии.
Единицы измерения
В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?
- В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут).
- Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла – килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч).
Как они связаны между собой?
- 1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
- 1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
- 1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.
На фото – теплосчетчик. Приборы учета тепла могут использовать любые из перечисленных единиц измерения.
Удельный расход тепловой энергии на отопление здания: знакомство с термином и смежными понятиями
Что это такое — удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.
Осторожно, товарищ! Вы входите в дебри теплотехники.
Удельный расход тепловой энергии
Удельный расход тепловой энергии (УРТЭ) — это измеряемое значение, используемое на предприятиях энергетической отрасли, определяемое количеством тепловой энергии в килоджоулях, необходимой для выработки одного киловатт-часа электроэнергии. Существует несколько разных способов определения удельного расхода тепловой энергии. Необходимо подчеркнуть, что наиболее выжным значением является чистый удельный расход тепловой энергии.
Общий УРТЭ [кДж/кВт·ч] = потраченная энергия [кДж] / выработанная энергия [кВт·ч], где потраченная энергия (энергия топлива) [кДж] = расход топлива [кг] × уд. теплота сгорания [кДж/кг].
Чистый УРТЭ рассчитывается следующим образом: расход топлива [кг/ч] × уд. теплота сгорания [кДж/кг] / чистая выработанная энергия [кВт].
УРТЭ цикла турбины определяет совместную производительность турбины, конденсатора, подогревателя питающей воды и насоса и рассчитывается по той же формуле, что и общий УРТЭ.
Расчет чистого УРТЭ и УРТЭ цикла турбины позволяет определить эффективность котла.
В идеальном случае УРТЭ составляет 3600 кДж/кВт·ч [2]. Это бы означало, что вся энергия топлива перешла в электроэнергию, то есть эффективность 100%. Естественно, что этот показатель на практике не достижим, однако чем ближе к нему действительный УРТЭ, тем эффективнее действует электростанция.
Высокий УРТЭ говорит о большем потреблении топлива, в то время как уменьшение УРТЭ указывает на то, что для производства 1 кВт энергии требуется меньше топлива. Но, помимо показателя УРТЭ, необходимо также учитывать такие факторы, как стоимость обслуживания, надежность, безопасность, выбросы, стоимость обвязки и т. д. Показательным является расчет годовых затрат на топливо при незначительном сдвиге показателя УРТЭ, так как совсем небольшое изменение в данном случае оказывает огромное влияние на затраты. Если, к примеру, планируемый показатель УРТЭ станции 13 000 кДж/кВт·ч, чем обернется действительный показатель в 13 011 кДж·ч с точки зрения увеличения годовых затрат на топливо? Умножив полученное число на разницу УРТЭ в 11 пунктов, получаем в годовом исчислении затраты на топливо в размере:
11 × 211 534,09 руб. = 2 326 875 руб.
Следует подчеркнуть следующее:
- Увеличение планируемого УРТЭ ведет к увеличению потребления топлива.
- Уменьшение УРТЭ на 1% экономит в годовом исчислении около 13 млн руб. для завода мощностью 500 МВт.
- Уменьшение температуры питательной воды на 2,8 °C приводит к увеличению УРТЭ на 11,8 кДж/кВт·ч, что равно 2,5 млн руб. дополнительных затрат на топливо в год.
- Минимальный показатель УРТЭ эффективного предприятия с парогазовыми установками достигает 7400 кДж/кВт·ч.
- На предприятиях, использующих уголь в качестве топлива, УРТЭ составляет 9500–13000 кДж/кВт·ч.
Что такое целевой показатель
Целевой показатель в энергосбережении: показатель, характеризующий деятельность (производственную, организационную, экономическую, научную, техническую) юридических лиц и индивидуальных предпринимателей по реализации мер, направленных на эффективное использование и экономное расходование топливно- энергетических ресурсов на всех стадиях их производства и потребления.
А теперь определение целевой показатель простым языком: Целевой показатель это цель, которую организация должна достичь после реализации мероприятий программы энерrосбережения.
Примеры целевых показателей:
- Потребление воды на одного ученика.
- Потребление электроэнергии на единицу оборудования.
- Потребление тепла на квадратный метр площади.
Нагреватель питательной воды
Поскольку нагреватель питательной воды является одним из основных компонентов для анализа чистого УРТЭ либо УРТЭ цикла турбины, знание его принципа действия и влияния инструментальной обвязки на его эффективность является крайне важным. Обычно процесс работы нагревателя состоит из шести-семи этапов.
При цене на нагреватель питательной воды в несколько десятков миллионов рублей его действительная стоимость определяется расчетом окупаемости инвестиций.
Преимуществом нагревателей питательной воды является использование энергии конденсации (выделяемой при переходе из состояния насыщенного пара в состояние насыщенной жидкости) для подогрева котловой воды. Это уменьшает расход топлива, используемого для поддержания необходимой температуры воды.
На рис. 1 показан стандартный нагреватель питательной воды высокого давления (кожухотрубный теплообменник). Он позволяет проходить питательной воде в трубе сквозь пар, поступающий из турбины в кожух, без прямого контакта. Этот способ подогрева воды более эффективен, чем использование горячих газов при единственном источнике энергии от сжигания топлива.
Рис. 1. Нагреватель питательной воды низкого давления
Нагреватели низкого давления имеют схожую конструкцию, но с меньшей зоной пароохлаждения. Три основные зоны нагревателя — это зона пароохлаждения, зона конденсации и зона охлаждения дренажа. Питательная вода котла подается в трубу на вход нагревателя, а отработанный пар направляется в кожух с другого входа. В зоне пароохлаждения перегретый пар охлаждается до состояния насыщенного пара. В зоне конденсации пароводяная смесь отдает энергию, подогревая проходящую по трубам питательную воду. Зона охлаждения дренажа служит для забора оставшейся энергии из внешней воды.
Рис. 2. Расположение нагревателей питательной воды
Пароводяной цикл для паротурбинных установок может изменяться в зависимости от климатических условий и наличия блоков подогрева. Тем не менее принципиальная схема (рис. 2) показывает то, как встраивается каскадная система нагревателей питательной воды в общий процесс. Более детально входы и выходы нагревателей отмечены на рис. 1 и 3.
Рис. 3. Принципиальная схема действия нагревателя питательной воды
Описывать процесс удобно, начиная с конденсатора, куда стекается дренаж из нагревателей. Оттуда, снова пройдя каскад нагревателей, вода поступает в систему турбины низкого давления. В то же время отработанный пар из турбин низкого, среднего и высокого давления также поступает в соответствующие нагреватели, где происходит описанный выше процесс теплопередачи. Поддержание точного и надежного контроля уровня воды на каждой стадии крайне важно для достижения требуемой температуры воды на выходе из нагревателей перед подачей в экономайзер. Как было сказано выше, падение температуры на 2–3 °C выливается в 2,5 млн руб. дополнительных затрат на топливо в год (для установки 500 МВт).
Нормированные параметры
Они содержатся в приложениях к СНиП 23-02-2003, таб. 8 и 9. Приведем выдержки из таблиц.
Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов
| Отапливаемая площадь | Удельный расход тепла, кДж/(м2*С*сут) |
| До 60 | 140 |
| 100 | 125 |
| 150 | 110 |
| 250 | 100 |
Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц
| Этажность | Удельный расход тепла, кДж/(м2*С*сут) |
| 1 – 3 | По таблице для одноквартирных домов |
| 4 – 5 | 85 |
| 6 – 7 | 80 |
| 8 – 9 | 76 |
| 10 – 11 | 72 |
| 12 и выше | 70 |
Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается.
Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности.
По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.
Обогрев единицы площади большого дома обходится дешевле, чем маленького.
Расчет Гкал на отопление
Что собой представляет такая измерительная единица, как гигакалория? Какое отношение она имеет к традиционным киловатт-часам, в которых исчисляется тепловая энергия? Какой информацией необходимо обладать, чтобы правильно произвести расчет Гкал на отопление. В конце концов, какую формулу необходимо использовать во время расчета? Об этом, а также о многом другом пойдет речь в сегодняшней статье.
Расчет Гкал на отопление
Энергоносители
Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?
Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.
Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.
Электрокотел преобразует в тепло всю потребляемую электроэнергию.
Так, средняя мощность электрического котла отопления в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день – 15*6*24=374 рубля и так далее.
Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше – 0,2 кг/КВт*ч.
Уголь обладает достаточно высокой теплотворной способностью.
Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей – достаточно лишь залезь в справочники.