Сколько калорий нужно чтобы нагреть один литр воды на один градус

Содержание статьи

Расчет расходов на нагрев воды

Сколько кВт·ч энергии тратится на нагрев воды

Температура холодной воды, °C:

= °C

* Водопроводная вода: зимой 4-8°C, летом 16-18°C

Температура нагретой воды, °C:

= °C

* Для комфортного мытья надо 35-40°C, температура кипения 100°C

Объём или масса нагреваемой воды, л или кг:

= литров (кг)

* Для воды объем в литрах равен массе в килограммах, а 1 кубометр = 1000 литров

КПД нагревателя, %:

= %

* Коэффициент полезного действия: эл. чайник 95-98%, водонагреватель 95-99%, электроплита 50-70%

Расход электроэнергии на нагрев: кВт·ч ( МДж)

* Столько энергии насчитает электросчётчик

Энергии уходит исключительно на нагрев: МДж ( Гкал)

* Такое количество теплоты нагревает воду до заданной температуры (без учёта потерь)

Потери энергии по кпд: МДж ( Гкал)

* Потери энергии при нагреве

Сколько стоит разогрев воды

Тариф на электроэнергию, руб за кВт·ч:

= руб за кВт·ч

Распространенные тарифы:

4,68 3,53 3,64 3,08

3,28 2,47 2,55 2,15

Стоимость разогрева воды: рублей

Сколько времени нагревается вода

Мощность нагревателя, кВт:

= кВт ( Вт)

Время нагрева: ч мин с (или ч)

Ссылка на данный расчет:

Код для вставки ссылки на форум (bbCode):

Справка

Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.

Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность, потребленную от сети.

Чтобы высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию в рублях.

Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.

Примеры

Кипячение воды в электрочайнике

Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.

Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.

Подогрев воды в накопительном водонагревателе

Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.

Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.

Замечание о кпд нагрева воды

Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие основные виды потерь:

на разогрев самого нагревательного элемента (особенно много для электроплиты),
на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду от стенок ёмкости и непогружного нагревательного элемента),
испарение с поверхности воды в открытых емкостях (кастрюлях и чайниках без крышки),
потери на парообразование при кипении (самый мощный канал потерь).

Исходя из направлений основных потерь, нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:

использование погружного нагревательного элемента,
использование закрытой ёмкости,
теплоизоляция ёмкости,
использование минимально необходимой температуры нагрева,
отключение при возникновении кипения.

В качестве дополнительных потерь можно отметить:

потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели, электрохимическое разложение воды, электрохимическое растворение анода),
потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).

С точки зрения только потерь энергии дополнительные потери являются мизерными и несущественными, однако с точки зрения незапланированных расходов и рисков эти потери требуют особого внимания:

Разогрев проводов электропитания в лучшем случае приводит к временной поломке проводов/розетки/вилки, в худшем — к пожару, поражению электрическим током, ожогу.
Электрохимические процессы насыщают воду ионами металлов, разъедают бак и погружной нагревательный элемент. Первое делает воду непригодной для питья, второе сокращает срок службы водонагревателя и может вызвать потоп, если бак проржавеет насквозь.
Шум при нагреве воды является индикатором того, что на поверхности контакта воды с горячим металлом происходит парообразование. Этот процесс приводит к образованию накипи. Из-за того, что накипь плохо проводит тепло, нагревательный элемент начинает перегреваться, приходя в негодность ускоренными темпами (также немного увеличивается время нагрева). Поломка нагревательного элемента может привести к поражению людей электрическим током). Также, шум сам по себе может мешать окружающим, вызывая шумовое загрязнение.

Исходя из направлений дополнительных потерь, выделяются мероприятия по избеганию и снижению их негативных последствий:

Использование исправной электросети (исправного заземления), периодическая проверка нагрева питающих проводов, своевременное устранение проблем.
Нагрев питьевой воды только специально предназначенными для этого приборами.
Своевременная замена анода в водонагревателях (магниевый анод, алюминиевый анод).
Отключение нагревателя от водопровода и электросети на время отсутствия людей.
Использование активных систем защиты от протечек (автоматический клапан перекрывает подачу воды при намокании пола там, где установлен датчик).
Использование УЗО (устройство защитного отключения) для водонагревателей, и периодическая проверка работоспособности этого устройства 1 раз в полгода.
Снижение температуры поверхности горячего металла в месте контакта с водой (для снижения образования накипи и шума) следующими способами или их комбинациями:
— снижение мощности нагревателя без снижения площади контакта;
— увеличение площади контакта нагревателя с водой без увеличения мощности (например, предпочесть тен с бОльшей удельной площадью, если позволяет пространство);
— активное регулирование (ограничение) температуры нагревателя симисторным (транзисторным) блоком управления;
— установка дополнительных тенов, работающих одновременно, но со сниженной мощностью (последовательное включение);
— периодическая проверка наличия накипи, своевременная очистка;
— увеличение скорости потока воды около тена или нагревательной поверхности.

Источник

Экономное отопление. Что такое энергия, как её считать и экономить.

Мы постоянно пользуемся энергией, греем воду, отапливаем помещение, ездим на автомобиле и надо точно оценивать её потребление.

Но чтобы более эффективно её потреблять, надо знать, сколько энергии содержит тот или иной вид топлива и сколько она стоит.

Что такое энергия и чем она отличается от теплоты?

Теплота, или количество теплоты, — это часть внутренней энергии тела, которая самопроизвольно, без внешнего воздействия переходит от тел более нагретых, к телам, менее нагретым посредством теплопроводности или лучеиспускания (за счет электромагнитного излучения).

Теплопроводность может идти по твердому телу и за счет конвекционных потоков. Таким образом мы имеем три пути передачи тепла:

лучистый;
по твердому телу;
конвекция.

Наиболее эффективный способ теплопередачи — это лучистый, так как можно достичь максимального градиента температур между охлаждаемым и нагреваемым телами, до нескольких тысяч градусов и, соответственно, больших скоростей передачи тепла.

В каких единицах измеряют энергию.

Измеряется она в джоулях, калориях и ваттах.

Исторически сложилось, что физики считают работу, энергию, количество теплоты в джоулях. Теплотехники тепло на обогрев жилья в калориях, а электрики и энергетики считают энергию в ваттах. Калории являются тепловым потоком, потому что эта энергия считается за определенное время.

Очень важно понимать, что энергию можно потратить по-разному: можно быстро, а можно медленно.

Теплосчетчик считает потраченные гигакалории тепловой энергии за месяц, а электросчетчик считает потраченные ватты электрической энергии за месяц. Но не просто ватты, а киловатты (кВт), потраченные за один час (кВт/час).

Источники энергии и цена 1 кВт.

Сколько её содержится в 1,0 кг угля, в бензине, газе, солярке, дровах и стомость топлива за 1 кВт выделяемого тепла. Зная эти цифры, вы можете сравнить, с какой надбавкой продается тепло управляющими компаниями. В Новосибирске оно продается по официальному тарифу за 1300,07 руб./гКал (~1,2 рубля/кВт). https://tarif.nso.ru/.

Для упрощения расчетов можно считать, что 1,0 л солярки, 1,0 л бензина, 1,0 л пропана и также 1,0 кубометр природного газа дают около 10 кВт энергии.

А. Каменный уголь.

В 1,0 кг каменного угля содержится 7-8 кВт энергии, по 0,375 руб/кВт.

Цена 1 кг угля =3 руб. (г. Новосибирск, 2018 г.). Стоимость 1,0 кВт энергии, полученной при сжигании угля, составит:

1,0 кг=3,0 руб./8 кВт =0,375 руб./квт.

Стоимость 1,0 МВт:

0,375х1000=375 руб.

Стоимость 1,0 Гкал тепла, полученного от сжигания угля составит:

375/0.8598 = 322 руб

Б. Дрова.

В 1 кг дров примерно 2,5 кВт энергии, по 0,716 руб/кВт.

Средняя стоимость дров в Новосибирске составляет 1 200 руб. за 1,0 м³. Масса 1,0 м³ березовых дров равна примерно 670 кг. Т.е., 1,0 кг дров в среднем стоит около 1,79 руб.

Для получения 1 кВт/час тепловой энергии расходуется примерно 0,4 кг дров:

1кг/2,5кВт=0,4кг

Стоимость 1,0 кВт/час тепловой энергии при сжигании дров равна, примерно:

1,79х0,4=0,716 руб.

В. Природный (магистральный) газ метан.

В 1 м³ примерно 10 кВт энергии, по 0,584 руб/кВт.

Стоимость природного газа в Новосибирске составляет 5,835 руб./м³.

Для производства 1,0 кВт/час. тепловой энергии расходуется примерно 0,1 м³ газа. Соответственно стоимость производства 1,0 кВт тепловой энергии при использовании природного газа равна примерно:

5,835руб./м³*0,1м³=0,5835 руб.

Стоимость 1,0 МВт:

0,5835х1000=583,5 руб.

Стоимость 1,0 Гкал тепла, полученного от сжигания газа составит:

583,5/0.8598 = 501,7 руб.

Г. Сжиженный газ.

Для получения тепловой энергии в 1 кВт /час потребляется примерно 0,1 кг сжиженного газа (в зависимости от КПД котла и т.д.). 1,0 л сжиженного газа стоит в Новосибирске 25 руб. Т.е. 1,0 кВт в этом случае стоит примерно 2,5 руб.

Д. Жидкое топливо (солярка).

Стоимость 1,0 литра солярки в Новосибирске 45 руб.

Для получения 1,0 кВт/час тепловой энергии потребляется примерно 0,1 литр солярки (в зависимости от КПД котла и т.д.). Т.е. 1,0 кВт стоит примерно 4,5 руб.

Как посчитать энергию на нагрев воды.

Исходные данные. Вода нагревается от 0,0°С (T1) до 100°С (T2). Разница 100°.

1. Определим сколько необходимо времени на нагрев 1000 литров воды при мощности нагревателя 10 кВт.

По формуле:

t= (0.00117 x V x (T2 — T1))/ W = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 10 = 11,7 часа.

где:

t — время (в часах)
V — объём бака (литры);
T2 — температура нагретой воды;
T1 — исходная температура холодной воды;
W — электрическая мощность нагревательного элемента (кВт).

2. Определим мощность нагревательного элемента, необходимую на нагрев 1000 л воды от ноля до 100°С за сутки.

За 24 часа:

W= (0.00117 x V x (t2 — t1))/ T = (0.00117 x 1000 x (100 -0))/ 24 = 4,875 киловатт в час.

За сутки надо потратить:

4,875 х 24 часа= 117 киловатт энергии.

3. При нагреве одного литра воды на один градус затрачивается 1,17 Вт энергии.

На разогрев 1 литра воды на 100°С нужно:

117 000 Вт / 1000 л =117 ватт энергии

Получается что для разогрева 1 литра воды на 1°С надо израсходовать 1,17Вт.

117Вт / 100°С = 1,17 Вт/литр

Запомним эту цифру, она показывает сколько энергии затратится на нагрев 1,0 л воды в чайнике от нуля градусов до 100°С. Если мощность обычного чайника составляет 1,0 кВт (в час), то время нагрева составит примерно 7 минут.

Для упрощения расчетов, можно округлить количество затраченной энергии на нагрев 1,0 литра воды до 1,0 Вт, чтобы быстро делать в уме все необходимые расчеты по затратам энергии на нагрев воды, время нагрева, а также требуемую для этого мощность.

4. Пример расчета, без учета энергии на потери.

Сколько времени потребуется для того, чтобы нагреть 1000 л воды, температурой от 10°С до 80°С котлом мощностью 20 кВт.

Решение:

Для нагрева требуется израсходовать энергии:

(T2 — T1) *1кВт=(80-10)х1=70 кВт

При мощности котла 20кВт это произойдет через:

70 кВт/20=3,5 часа.

5. Приведем пример расчета расходов топлива на отопление дома.

При сжигании 50 кубометров природного газа, получаем 500 кВт

за 24 часа это ~21 кВт/час.

Этим количеством энергии можно отопить 100 м² жилья зимой в течение двух холодных дней:

100м² * 0,1кВт/м² * 24часа=240 кВт в день

500кВт / 240кВт = ~2 дней

Как отмечалось выше, один кубометр газа метана при сжигании выделяет около 10 кВт энергии (~10 кКал). По строительным нормам расход (в среднем по Сибири) регламентируется на уровне 1,0 кВт на 10 м² площади (100 Вт/м²) при высоте помещения до ~3 м и когда на улице -40°С. Соответственно расчетный расход газа при проектировании отопления дома площадью 100 м² холодной зимой (если все время будет -40°С) за месяц:

1 м³ х 24 часа х 30 дней =720 м³/месяц.

Так как не бывает все время -40°С, поэтому примерный расчетный расход на практике уменьшится в 2 раза и составит примерно 360 м³, что при цене газа около 6 руб. составит 2160 руб./мес.

Потери тепла, а соответственно расход газа конечно же еще зависят и от утепления дома.

Надо учитывать еще расходы газа на нагрев горячей воды и на приготовление пищи.

Стоимость энергии в кВт, выделяемой при сжигании газа будет 6 руб./10 кВт =0,6 руб./кВт. А стоимость электроэнергии сегодня составляет 3,0 руб./кВт. Поэтому в 5 раз дешевле готовить на газовой плите, чем на электрической.

Сопоставление стоимости отопления.

В расчете на дом 100 м². Стоимость энергии, в зависимости от её источника и расходы на отопление за отопительный сезон, который составляет 8 месяцев в г. Новосибирске (по ценам 2018 г.) представлена в таблице.

№	Вид топлива	Ед. изм.	Цена руб.	кВт в ед	Цена за кВт, руб.	Затраты за 1 мес. в руб.	Затраты за 8 мес. в руб.
1	Газ природный	м³	6,0	8,8-11.6	0,6	2 160,00	17 280,00
2	Газ сжиженный	л	25,0	10	2,5	9 000,00	72 000,00
3	Уголь	кГ	3,0	8	0,375	1 350,00	10 800,00
4	Дизельное топливо	л	45	10	4,5	16 200,00	129 600,00
5	Центральное отопление	гКал	1300,0	0,86	1,118	4 024,00	32 198,00
6	Электроэнергия	кВт	3,0	1,0	3,0	10 800,00	86 400,00

Расчеты проводились по формуле:

Стоимоть энергии на сезон=<мощность кВт/час> х <часов в сутки> х <число дней в месяце> х <сезон отопления месяц>

5кВт/ч х 24ч х 8мес х 30дней= 28800 х <стоимость кВт,час>

Исходя из этой информации можно принимать решение о способе отопления своего дома.

О КОГЕНЕРАЦИИ.

Если, отапливая свой дом, одновременно осуществлять выработку электрической энергии (это называется когенерацией), то её стоимость будет зависеть от типа используемого топлива. Цена за электроэнергию будет минимальной при сжигания угля и природного газа и составит 0,5-0,7 руб./кВт с учетом потерь.

Поэтому надо обзаводиться собственной Микро-ТЭС, для снижения затрат на потребляемую энергию.

Информация по теме:

Кратко из теории термодинамики (в терминах).
Водяное отопление дома. Закрытая и открытая системы.
Расчет требуемой мощности водогрейного котла.
Способы отопления дома.
Какой котёл лучше?
Кратко о классификациях твердотопливных котлов и о горении угля.
Для чего нужен трехходовой кран?
Что такое КПД твердотопливного котла.

Источник