Сравнение стоимости 1 Гкалории теплоты, полученной из различных видов топлива и от различных теплогенераторов.

11 Октябрь 2018

Комментарии

0
 Октябрь 11, 2018
 0
gkal

gkalГкалория – это количество теплоты, которое нужно затратить, чтобы нагреть 1000 тонн воды на 1 градус Цельсия.
1 Гкал = 1162,8 кВтч теплоты.
1 Килокалория – это количество теплоты, которое нужно потратить, чтобы нагреть 1 литр воды на 1 градус Цельсия при атмосферном давлении.
1 Гигакалория – это 1 000 000 000 калорий.

Теплотворная способность газа природного.

Газ природный – кубический метр газа теплотворной способностью 7600 ккал, следуя данным газовой службы (https://104.ua/ru/gas/natural/id/jakist-prirodnogo-gazu-8250)
КПД котла примем – 0,93.
1 Гкал = 1 000 000 ккал/(7600 ккал/м куб*0,93) = 142 м куб газа
Чем меньше КПД котла, тем больше газа нужно сжечь для выделения 1 Гкал.
Если учесть, что в настоящее время все экономят и эксплуатируют котлы на параметрах, далеких от номинальных, то реальный КПД газовых котлов много меньше паспортного.
Реальный КПД могут показать измерения, но можно не удивляться, если эта цифра будет близка к 80%.

Дрова.

С дровами все не так очевидно, как кажется на первый взгяд и это связано в первую очередь с тем, что продают дрова в объемном выражении неустановленной влажности http://tehnopost.kiev.ua/drova/13-teplotvornost-drevesiny.html#tablitsa

Теплотворная способность дубовых дров 3240 ккал/дм куб дров с влажностью 12 %
Теплотворная способность складометра, состоящего из чушек длиной до 1 м п, составит
              3240*0,75 = 2430 ккал/дм куб.
– где 0,75 поправочный коэффициент, предоставляемый лесничеством для перевода складометров в кубометры древесины.
Реальная теплотворная способность дров очень сильно разнится в зависимости от реальной влажности дров.

« … Массовая рабочая теплотворная способность древесины (МРТС) определяется по формуле Надеждина и находится в зависимости от влажности дров:

для комнатно-сухой древесины, влажностью 7…18%
Q(МРТС) = 4600 – 50 x W = 4600 – 50 x (7…18) = 4250…3700 ккал/кг
для воздушно-сухой древесины, влажностью 25…30%
Q(МРТС) = 4370 – 50 x W = 4370 – 50 x (25…30) = 3120…2870 ккал/кг
для сплавной древесины, влажностью 50…70%
Q(МРТС) = 3870 – 45 x W = 3870 – 45 x (50…70) = 1620…720 ккал/кг

где W – относительная влажность древесины в процентах,
4600, 4370, 3870 – значения массовой абсолютной (высшей) теплотворности древесины, которые высчитываются индивидуально для каждого образца, исходя из процентного соотношения абсолютно сухого древесного вещества и содержащейся в нём влаги…»

Реальная теплотворная способность 1 складометра дров с учетом реальной влажности уменьшится еще минимум на 30 % и составит:
2430 ккал/дм куб*0,7 = 1701 ккал/дм куб или 1,701 Гкал/ м куб
1 Гкал = 0,588 м куб (складометров) дров с влажностью 25-30 %
КПД дровяных котлов на номинальной мщности часто равен 80 %. Котлы, не оборудованные буферными емкостями (теплоаккумуляторами) редко развивают КПД выше 60 %.
С учетом КПД котла 70 % 1 Гкал теплоты можно получить, если сжечь в таком котле 0,84 складометров дров. Чем ниже КПД котла, тем больше складометров нужно сжечь для получения 1 Гкал теплоты.

1 Гкал = 0,84 складометров с влажностью 25-30%.

Пеллеты.

Благодаря технологии их производства, показатели влажности дровяных пеллет составляют не более 12 % и теплотворная способность – на уровне 4100 ккал/кг.
КПД пеллетных котлов составляет около 80 %, что позволяет извлечь из 1 кг пеллет 3280 ккал теплоты.
С учетом КПД котла, 1 Гкал можно получить, если сжечь в котле
1 000 000 ккал/ 3280 ккал/кг = 304 кг пеллет примерно.

Итого 1 Гкал = 0,304 т пеллет древесных

Пеллеты, полученные из агрокультур типа семечки, как правило имею более высокую теплотворную способность, но обладают рядом недостатков (повышенную маслянистость и, как следствие, повышенное загрязнение теплообменника котла в процессе их сжигания).
Это приводит к частым чисткам теплообменника, снижению КПД в случае пропуска чистки и т.д.

Электронагревательный элемент

Теплота, выделяемая в устройствах типа элемента-сопротивления, описывается законом физики имени Джоуля – Ленца и гласит:
Q = I2Rt
где:
Q (Дж) – количество теплоты,
I – ток, протекающий по проводнику
R – сопротивление проводника
t – время, в течение которого ток протекал по проводнику

Никаких других закономерностей, радикально отличающихся от этой формулы за последние лет 100 найдено не было. Данная формула предусматривает единицу измерения теплоты Джоуль, но нам будет удобнее использовать несистемную единицу измерения – килокалории или гигакалории, просто потому, что современные приборы учета (тепловые счетчики) часто ведут учет тепловой энергии именно в килокалориях.

Устройства, теплота в которых выделяется по указанному выше закону:

1. Электрокотел – это устройство, которое греет воду с помощью элемента сопротивления (ТЭНа), работа которого точно описана законом Джоуля- Ленца. Электрические теплые полы – это так же элемент сопротивления, которые, правда, греет не воду, а непосредственно каменный пол. От этого физика процессов не меняется и количество теплоты такое же как в электрочайнике. Так что, никаких чудес в виде малого потребления электроэнергии с электрическим теплым полом не будет.
2. Керамические конвекторы или обогреватели (любые, в т.ч. маслянные) – так же элементы сопротивления, на которых, несмотря на какие-то магические углеродные чудесные проводники, по все тому же закону Джоуля-Ленца, происходит выделение теплоты при протекании тока.
3. Инфракрасные обогреватели – это тоже элементы сопротивления, выделение теплоты на которых происходит по тому же закону Джоуля-Ленца. Никакого чуда или экономии электроэнергии при их использовании нет. За счет отражателя инфракрасного спектра, при нагреве элемента сопротивления, пользователи могут нагревать фокусировано какое-то определенное место внутри помещения, и включать инфракрасный обогреватель кратковременно, тем самым снижая время его работы. Это позволяет создать видимость экономии электроэнергии, потому что после выключения его, тепло быстро «растекается» по остальному помещению и снова приходится включать обогреватель из-за быстрого остывания непрогретого воздуха в помещении.
4. Электробойлер – по своей природе тот же электрочайник, внутри которого все тот же, хорошо знакомый, ТЭН.

1 Гкал = 1162,8 кВтч, получаемая в электронагревательных приборах, при использовании электроэнергии.

Тепловой насос типа воздух-вода.

Важный показатель, которым характеризуются тепловые насосы – это СОР (на английском Coefficient of Performance) или коэффициент преобразования, который показывает, как эффективно мы используем электроэнергию для переноса тепла из воздуха.
Показатель COP зависят от:

  • – температуры и влажности окружающего воздуха
  • – температуры теплоносителя в системе отопления
  • – конструктивных особенностей холодильной машины.

Показатель COP предоставляется производителем и тестируется в лаборатории завода-изготовителя и при необходимости подтверждается независимыми лабораториями.
Так, например СОР наших агрегатов:

 
PSA – 9 PME In Out In Out In Out In Out In Out
30 35 35 40 40 45 45 50 50 55
Capacity COP Capacity COP Capacity COP Capacity COP Capacity COP
+7 9,72 4,02 9,18 3,75 9,00 3,60 8,34 3,32 7,95 2,85
0 9,14 3,58 8,43 3,32 7,62 3,15 7,23 2,62 6,69 2,44
-7 8,47 3,17 7,75 2,78 6,68 2,79 6,83 2,30 5,94 2,12
-15 6,51 2,62 6,02 2,42 5,32 2,26 5,44 1,88 4,28 1,75
-20 5,50 2,33 5,08 2,18 4,53 2,07 4,07 1,75 3,70 1,62
-25 5,05 2,04 4,82 1,91 4,43 1,85 3,86 1,66 3,52 1,54
PSA -15 PME In Out In Out In Out In Out In Out
30 35 35 40 40 45 45 50 50 55
Capacity COP Capacity COP Capacity COP Capacity COP Capacity COP
+7 16,31 4,05 15,80 3,74 15,00 3,57 14,33 3,30 13,81 2,83
0 15,10 3,57 14,09 3,32 12,70 3,16 12,41 2,69 11,69 2,62
-7 12,78 3,17 12,04 2,79 11,14 2,81 10,78 2,36 10,07 2,20
-15 10,72 2,76 9,80 2,49 8,87 2,27 8,44 2,22 7,70 2,03
-20 8,87 2,34 8,19 2,18 7,55 2,08 6,94 1,85 6,37 1,69
-25 7,78 2,03 7,33 1,94 6,78 1,87 6,49 1,75 6,19 1,56
PSA – 18 PME In Out In Out In Out In Out In Out
30 35 35 40 40 45 45 50 50 55
Capacity COP Capacity COP Capacity COP Capacity COP Capacity COP
+7 19,56 4,09 18,95 3,78 18,00 3,60 17,18 3,33 16,56 2,86
0 18,10 3,61 16,89 3,35 15,62 3,20 14,88 2,72 14,02 2,65
-7 15,32 3,20 14,44 2,82 13,69 2,84 12,93 2,38 12,07 2,22
-15 12,85 2,79 11,75 2,52 10,91 2,30 10,12 2,25 9,23 2,05
-20 10,63 2,36 9,82 2,20 9,29 2,10 8,32 1,87 7,64 1,71
-25 9,33 2,05 8,79 1,96 8,39 1,91 7,78 1,77 7,42 1,58

Для получения стоимости 1 Гкал усредненной за отопительный сезон,  принимаю средний СОР для среднесезонной температуры воздуха в отопительный период.  В сезоне 2016-2017 гг по данным сайта http://rp5.ua среднесезонная температура составила – минус 0,4 С для Харькова.

Усредненный СОР можно принять 2,9-2,8 за сезон.

Это означает, что тепловой насос типа воздух-вода израсходует на перенос 1 Гкал теплоты в 2,8-2,9 раза меньше электроэнергии, чем электрокотел.

1 Гкал = 1162,8/2,9 = 400 кВтч

Итого:

Газ природный
1 Гкал = 142 м куб газа
Дрова
1 Гкал = 0,84 складометра
Пеллеты
1 Гкал = 0,304 т
Электрокотел, УФО, Калориферы и т.д
1 Гкал = 1163 кВтч электроэнергии
Тепловой насос воздух-вода (зимой)
1 Гкал = 400 кВтч электроэнергии

Далее можно умножить на тариф, действующий для каждого вида потребителей и увидеть стоимость 1 Гкал в грн.
Например, газ для населения – 6,95 грн/м куб и для юр. лиц примерно 11 грн/ м куб с учетом транспортировки
Складометр 700-750 грн с доставкой в Харькове
Пеллеты – 2800 грн/тонна с доставкой древесины Харьков.
Электроэнергия с 2х зонным учетом в среднем за сутки 1,68 – 15 % = 1,43 грн/кВтч
Электроэнергия для населения (тариф «электроотопление») 0,9 грн -15% = 0,765 грн/кВтч
Электроэнергия для юр. лиц – 2,25 грн/кВтч

И т.д.

Учет производства тепла в домашних условиях, произведенного с помощью дровяного котла.

Нужно понимать, что теплотворная способность дров в огромной степени зависит от влажности древесины, плотности (сорта) дерева, КПД котла и, поэтому данный расчет не может быть абсолютно точным.
Однако он позволит пользователю получить примерный уровень тепловой производительности его отопительного агрегата и понять, какова тепловая нагрузка здания, если в будущем он планирует переходить на другой вид отопления.

  1. Определите сорт древесины.
  2. Если у вас есть влагомер, замерьте влажность дров, взятых из того места, где они хранятся. Если нет – то влажность дров естественной сушки редко бывает ниже 25 -30 %, в осенне-зимний период, поскольку они набирают влагу из воздуха.
  3. Зададим теплотворную способность дров с 30 % влажностью в 3000 ккал/кг.
  4. Взвесьте 10-20 поленьев, которые вы обычно используете при топке. Получите средний вес одного условного полена, разделив на количество штук общий полученный вес.
  5. Определите КПД котла (указан производителем на шильдике). Помните, значение КПД несколько преувеличено и дается производитель дает его для идеально режима сгорания, при работе на номинальной мощности, указанной в паспорте котла.

На практике, реальный КПД всегда ниже и иногда очень существенно. Примем КПД котла, равным 60 %.

Количество теплоты одной загрузки котла можно посчитать так:
Q = 3000 ккал/кг*N*G*КПД/ 1000000  (Гкал)

где  N – количество «средних» поленьев
G – вес «среднего» полена
КПД котла
1000000 ккал = 1 Гкал.
Например, для загрузки 20 кг дров получится

                   Q = 3000*20*0,6/1000000 = 0,036  Гкал

С уважением,
Самарский Валерий
067 5764800
http://prometheus-hp.com/
www.facebook.com/prometheushp

Добавить комментарий