Что такое гигакалория тепловой энергии
Каждый, хотя бы косвенно, но знаком с таким понятием как «калория». Что это и для чего она нужна? Что именно она обозначает? Такие вопросы возникают, особенно, если нужно её увеличить до килокалорий, мегакалорий или гигакалорий, или перевести в другие величины, например Гкал в кВт.
Содержание
Что собой представляет калория
Калория не входит в международную систему измерений метрических величин, однако это понятие широко используется для обозначения количества выделенной энергии. Она указывает, сколько энергии должно быть затрачено на обогрев 1 г воды так, чтобы данный объём увеличил температуру на 1 °C в стандартных условиях.
Существует 3 общепринятых обозначения, каждое из которых используют в зависимости от области:
- Международное значение калории, которое равняется 4,1868 Дж (Джоуль), и обозначается как «кал» в Российской Федерации и cal – в мире;
- В термохимии – относительная величина, примерно равная 4,1840 Дж с российским обозначением калтх и всемирным – calth;
- 15-градусный показатель калории, равный приблизительно 4,1855 Дж, который в России известен как «кал15», а в мире – cal15.
Изначально калорию использовали для нахождения количество теплоты, выделенной при выработке энергии топлива. Впоследствии данную величину стали использовать для вычисления количества энергии, затраченной спортсменом при выполнении любой физической нагрузки, поскольку при данных действиях применимы те же физические законы.
Поскольку для выделения тепла необходимо топливо, то по аналогии с теплоэнергетикой в простой жизни для выработки энергии организмом также необходима «заправка» – пища, которую люди принимают регулярно.
Человек получает определённое количество калорий, в зависимости от того, какой продукт употребил.
Чем больше калорий в виде пищи человек получил, тем больше он получает энергии для занятий спортом. Однако не всегда люди потребляют количество калорий, которое необходимо для поддержания жизненных процессов организма в норме и выполнения физической нагрузки. В результате чего одни худеют (при дефиците калорий), а другие – набирают вес.
На основе этой теории построено множество принципов диет и правил здорового питания. Оптимальное количество энергии и макронутриентов, которые необходимы человеку в день, можно рассчитать в соответствии с формулами известных диетологов (Харрис-Бенедикт, Миффлин-Сан Жеор), используя стандартные параметры:
- Возраст;
- Рост;
- Вес;
- Пример суточной активности;
- Образ жизни.
Эти данные можно использовать изменяя их под себя – для безболезненного похудения достаточно создать дефицит в 15-20% от суточной калорийности, а для здорового набора массы – аналогичный профицит.
Что такое Гигакалория, и сколько в ней калорий
Понятие Гигакалории наиболее часто встречается в документах области теплоэнергетики. Данную величину можно встретить в квитанциях, извещениях, платежах за отопление и горячую воду.
Она обозначает то же самое, что и калория, но в большем объёме, о чем свидетельствует приставка «Гига». Гкал определяет, что исходную величину умножили на 109. Говоря простым языком: в 1 Гигакалории – 1 миллиард калорий.
Как и калория, Гигакалория не относится к метрической системе физических величин.
В таблице ниже для примера приведено сравнение величин:
| Приставка | Количество калорий |
| ккал (килокалория) | 1 000 |
| Мкал (мегакалория) | 1 000 000 |
| Гкал (гигакалория) | 1 000 000 000 |
Необходимость использования Гкал обусловлена тем, что при нагреве объёма воды, нужного для обогрева и бытовых нужд населения даже 1 жилого дома выделяется колоссальное количество энергии. Писать числа, обозначающие её в документах, в формате калорий слишком долго и неудобно.
Можно представить, сколько энергии затрачивается во время отопительного сезона в промышленных масштабах: при отоплении 1 квартала, района, города, страны.
Гкал и Гкал/ч: в чём разница
При необходимости расчёта оплаты потребителем услуг государственной теплоэнергетики (отопление дома, горячая вода) используется такая величина как Гкал/ч. Она обозначает привязку ко времени – сколько Гигакалорий расходуется при обогреве за данный промежуток времени. Иногда её также заменяют Гкал/м3 (сколько энергии нужно для передачи тепла кубическому метру воды).
Величину Гкал/ч можно рассчитать самостоятельно, используя данную формулу:
Q=V*(T1 – T2)/1000, где
- Q – количество тепловой энергии;
- V – объём потребления жидкости в кубических метрах/тоннах;
- T1 – температура поступаемой горячей жидкости, которая измеряется в градусах по Цельсию;
- T2 – температура поступаемой холодной жидкости по аналогии с предыдущим показателем;
- 1000 – вспомогательный коэффициент, который упрощает подсчёты, избавляя от чисел в десятом разряде (автоматически переводит ккал в Гкал).
Данную формулу часто используют для построения принципа работы тепловых счётчиков на частных квартирах, домах или предприятиях. Данная мера необходима при резком росте стоимости данной коммунальной услуги особенно, когда подсчёты обобщаются из расчёта на площадь/объём помещения, которое нагревают.
В случае, если в помещении установлена система закрытого типа (горячая жидкость заливается в неё единоразово без дополнительного поступления воды), формулу модифицируют:
Q= (( V1* (T1 – T2)) – (V2* (T2 – T)))/ 1000, где
- Q – количество тепловой энергии;
- V1 – объём расходуемого теплового вещества (вода/газ) в трубопроводе, по которому оно поступает в систему;
- V2 – объём теплового вещества в трубопроводе, по которому оно возвращается обратно;
- T1 – температура в градусах Цельсия в трубопроводе на входе;
- T2 – температура в градусах Целься в трубопроводе на выходе;
- T – температура холодной воды;
- 1000 – вспомогательный коэффициент.
Данная формула основана на разности величин на входе и выходе теплоносителя в помещении.
В зависимости от использования того или иного источника энергии, а также – типа теплового вещества (вода, газ), применяют также альтернативные формулы расчётов:
- Q= (( V1* (T1 – T2)) + (V1 – V2)*( T2 – T))/1000
- Q= (( V2* (T1 – T2)) + (V1 – V2)*(T1 – T))/1000
Кроме того, формула меняется, если в систему включены электрические устройства (например полы с подогревом).
Как рассчитываются Гкал на горячую воды и отопление
Отопление рассчитывается по формулам, аналогичным формулам нахождения величины Гкал/ч.
Примерная формула подсчёта оплаты за тёплую воду в жилых помещениях:
P i гв = Vi гв * T х гв + (V v кр * Vi гв / ∑ Vi гв * T v кр)
Используемые величины:
- P i гв – искомая величина;
- V i гв – объём потребления горячей воды за определённый временной промежуток;
- T х гв – установленная тарифная плата за горячее водоснабжение;
- V v гв – объём затраченной энергии компанией, которая занимается её подогревом и поставкой в жилое/нежилое помещение;
- ∑ V i гв – сумма потребления тёплой воды во всех помещениях дома, в котором производится расчет;
- T v гв – тарифная плата за тепловую энергию.
В данной формуле не учитывается показатель атмосферного давления, поскольку он не существенно влияет на конечную искомую величину.
Формула приблизительная и не подходит для самостоятельного расчёта без предварительной консультации. Перед её использованием необходимо обратиться к местным коммунальным службам для уточнения и корректировки – возможно, они пользуются другими параметрами и формулами для расчёта.
Результат расчётов зависит не только от относительных температурных величин – на него напрямую влияют установленные правительством тарифы на потребление горячего водоснабжения и отопления помещений.
Вычислительный процесс значительно упрощается, если установить отопительный счётчик на квартиру, подъезд или жилой дом.
Стоит учитывать, что даже самые точные счётчики могут допускать погрешность при вычислениях. Также её можно определить по формуле:
E = 100 *((V1 – V2)/(V1 + V2))
В представленной формуле используются следующие показатели:
- E – погрешность;
- V1 – объём потребляемого горячего водоснабжения при поступлении;
- V2 – потребляемая горячая вода на выходе;
- 100 – вспомогательный коэффициент, преобразующий результат в проценты.
В соответствии с требованиями, средняя величина погрешности расчётного прибора составляет около 1 %, а максимально допустимая – 2 %.
Видео: пример расчёта платы за отопление
Как перевести Гкал в кВт/ч и Гкал/ч в кВт
На различных устройствах сферы теплоэнергетики указывают различные метрические величины. Так, на отопительных котлах и обогревателях чаще указывают киловатт и киловатт в час. На счётных приборах (счётчиках) чаще встречаются Гкал. Разница в величинах мешает правильному расчёту искомой величины по формуле.
Чтобы облегчить расчётный процесс, необходимо научиться переводить одну величину в другую и наоборот. Поскольку величины имеют постоянное значение, то это несложно – 1 Гкал/ч равен 1162,7907 кВт.
Если величина представлена в мегаваттах, её можно перевести обратно в Гкал/ч, умножив на постоянное значение 0,85984.
Ниже представлены вспомогательные таблицы, позволяющие быстро переводить величины из одной в другую:
| Гкал | кВт/ч |
| 1 | 1163 |
| 2 | 2326 |
| 3 | 3489 |
| 4 | 4652 |
| 5 | 5815 |
| 10 | 11630 |
| 15 | 17445 |
| 20 | 23260 |
Таблица обратная предыдущей:
| кВт | Гкал/ч |
| 1 000 | 0,85984 |
| 5 000 | 4,29922 |
| 10 000 | 8,5984 |
| 30 000 | 25,795 |
| 50 000 | 42,992 |
| 100 000 | 85,984 |
| 500 000 | 429,9226 |
| 1 000 000 | 859,8452 |
Использование данных таблиц значительно упростит процесс расчёта стоимости тепловой энергии. Кроме того, для упрощения действий, можно воспользоваться одним из предложенных в сети Интернет онлайн-конвертеров, преобразующих физические величины одна в другую.
Самостоятельный расчёт потребляемой энергии в Гигакалориях позволит владельцу жилого/нежилого помещения контролировать стоимость коммунальных услуг, а также – работу коммунальных служб. С помощью проведения простых подсчётов появляется возможность сверить результаты с аналогичными в получаемых платёжных квитанциях и обратиться в соответствующие органы в случае разности показателей.
