Расчет отопления по площади помещения — обзор лучших методов

---

Содержание:
1. Простые вычисления по площади
2. Рассмотрим метод вычислений для комнат с высокими потолками
3. Дополнительные параметры, которые нужно учесть
4. Специфика и другие особенности
5. Климатические зоны тоже важны
6. Выводы

Если у вас возникла необходимость замены старых, вышедших из строя радиаторов, или же вы собираетесь произвести установку новой системы в строящемся доме, следует знать, как произвести расчет отопления по площади помещения.

Чтобы работа системы была эффективной, следует точно определить количество секций устанавливаемых радиаторов, чтобы теплоотдача и прогревание были оптимальными.

Если секций будет недостаточно, то комната никогда не прогреется должным образом, а большое их количество приведет к неэкономному и чрезмерному расходованию тепла, и соответственно пагубно скажется на ваших финансах и бютжете. Потребности помещений стандартного типа и планировки можно определить с помощью довольно простых расчетов, а чтобы добиться большей точности, необходимо обязательно учитывать и некоторые дополнительные параметры и особенности.

Простые вычисления по площади

Вычислить величину батарей отопления для определенного помещения можно, ориентируясь на его площадь. Это самый простой способ – использовать сантехнические нормы, которые предписывают, что тепловой мощности 100 Вт в час нужно для обогрева 1 кв.м. Надо помнить, что этот метод используется для помещений, у которых потолки стандартной высоты (2,5-2,7 метра), а результат получается несколько завышенным.
К тому же он не учитывает таких особенностей, как:

• число окон и тип стеклопакетов на них;
• количество в комнате наружных стен;
• толщина стен здания и из какого материала они состоят;
• тип и толщина использованного утеплителя;
• диапазон температур в данной климатической зоне.

Тепло, которое для обогрева комнаты должны давать радиаторы: площадь следует умножить на тепловую мощность (100 Вт). К примеру, для комнаты в 18 кв.м требуется такая мощность батареи отопления:

18 кв.м х 100 Вт = 1800 Вт

То есть, в час для обогрева 18-ти квадратных метров необходимо 1,8 кВт мощности. Этот результат надо поделить на количество тепла, которое в час выделяет секция отопительного радиатора. Если данные в его паспорте указывают, что это составляет 170 Вт, то следующий этап вычислений выглядит так:

1800 Вт / 170 Вт = 10,59

Это число надо округлить до целого (обычно округляется в большую сторону) – получится 11. То есть, чтобы в комнате температура в отопительный сезон была оптимальной, необходимо установить радиатор отопления с 11-ю секциями.

Такой метод подходит только для вычисления величины батареи в помещениях с центральным отоплением, где температура теплоносителя не выше 70 градусов Цельсия.

Есть и более простой способ, который можно применять для обычных условий квартир панельных домов. В этом приблизительном расчете учитывается, что для обогрева 1,8 кв.м площади нужна одна секция. Другими словами, площадь помещения надо разделить на 1,8. Например, при площади 25 кв.м необходимо 14 частей:

25 кв.м / 1,8 кв.м = 13,89

Но такой метод расчета неприемлем для радиатора пониженной или повышенной мощности (когда средняя отдача одной секции варьируется в пределах от 120 до 200 Вт).

Рассмотрим метод вычислений для комнат с высокими потолками

Однако расчет отопления по площади не позволяет верно определить количество секций для комнат с потолками выше 3 метров. В этом случае надо применять формулу, учитывающую объем помещения. Для обогрева каждого кубического метра объема по рекомендациям СНИП необходим 41 Вт тепла. Так, для комнаты с потолками высотой 3 м и площадью 24 кв.м, расчет будет следующим:

24 кв.м х 3 м = 72 куб.м (объем комнаты).

72 куб.м х 41 Вт = 2952 Вт (мощность батареи для обогрева помещения).

Теперь следует узнать количество секций. В случае, если в документации радиатора указано, что теплоотдача одной его части в час составляет 180 Вт, надо разделить на это число найденную мощность батареи:

2952 Вт / 180 Вт = 16,4

Это число округляется до целого – получается, 17 секций, чтобы обогреть комнату объемом 72 куб.м.

Путём не сложных вычислений можно с лёгкостью определить нужные вам данные.

Дополнительные параметры, которые нужно учесть

Произведя примерный расчет количества секций радиаторов отопления для своей квартиры, не забудьте его откорректировать, приняв во внимание особенности помещения. Их нужно учитывать следующим образом:

• для угловой комнаты (две стены выходят на улицу) с одним окном мощность радиатора надо увеличить на 20%, а при двух окнах – на 30%;
• если радиатор монтируется в нише под окном, его теплоотдача снизится, это компенсируется увеличением мощности на 5%;
• на 10% следует увеличить, если окна выходят на северную либо северо-восточную сторону;
• экран, для красоты закрывающий радиаторы, «крадет» 15% их теплоотдачи, которые также надо учесть при расчете.

В самом начале следует рассчитать общее значение необходимой для помещения тепловой мощности, учитывая все наличествующие параметры и факторы. И лишь затем разделить это значение на количество тепла, которое выделяет в час одна секция. Результат при дробном значении, как правило, округляется до целого в большую сторону.

Специфика и другие особенности

Также возможна и другая специфика у помещений, для которых делается расчет, не все же они похожи и совершенно одинаковы. Это могут быть такие показатели как:

• температура теплоносителя меньше 70 градусов – число частей соответственно предстоит увеличить;
• отсутствие двери в проеме между двумя помещениями. Тогда требуется подсчитать общую площадь обоих помещений, чтобы вычислить количество радиаторов для оптимального обогрева;
• установленные на окнах стеклопакеты препятствуют потере тепла, следовательно, можно монтировать меньше секций батареи.

При замене старых чугунных батарей, которые обеспечивали нормальную температуру в комнате, на новые алюминиевые или биметаллические, калькуляция весьма проста. Умножитьте теплоотдачу одной чугунной секции (в среднем 150 Вт). Результат разделите на количество тепла одной новой части.

Климатические зоны тоже важны

Не для кого ни секрет, что в разных климатических зонах имеется разная потребность в обогреве, поэтому при проектировании проекта необходимо учитывать и эти показатели.

Климатические зоны также имеют свои коэффициенты:

• средняя полоса России имеет коэффициент 1,00, поэтому он не используется;
• северные и восточные регионы: 1,6;
• южные полосы: 0,7-0,9 (учитываются минимальные и среднегодовые температуры в регионе).

Данный коэффициент необходимо умножить на общую тепловую мощность, а полученный результат разделить на теплоотдачу одной части.

Выводы

Таким образом, расчет отопления по площади особых трудностей не представляет. Достаточно немного посидеть, разобраться и спокойно посчитать. С его помощью каждый владелец квартиры или дома может легко определить величину радиатора, который следует установить в комнате, кухне, ванной или в любом другом месте.

Если вы сомневаетесь в своих силах и знаниях – доверьте монтаж системы профессионалам. Лучше заплатить один раз профессионалам, чем сделать неправильно, демонтировать и повторно приступить к работе. Или же не сделать ничего вообще.

В продолжение темы: качественные межкомнатные двери www.dveri-tmk.ru помогут сохранить тепло в вашем доме или квартире. И упростить расчёты по площади отопления.

Точный расчет количества радиаторов (секций) отопления

Можно провести расчет радиаторов отопления по площади, с помощью калькулятора, размещенного на каком-либо сайте. Но данные не будут точными. Калькуляторов (программ) расчета секций радиаторов отопления много, но точную информацию можно получить только в том случае, если провести расчет вручную индивидуально для каждого помещения.

Упрощенные варианты расчета радиаторов отопления в доме

Первый способ: Расчет по объему комнат

Он прописан в положениях СНиП и применим для панельных домов, Правила предлагают в качестве нормы взять 41 Вт мощности отопления на один кубический метр отапливаемого помещения. Чтобы рассчитать количество необходимых секций достаточно объем комнаты разделить на мощность одной секции устанавливаемых радиаторов (этот параметр указывается производителем в сопроводительной технической документации).

Второй способ: Расчет по площади помещений

Данный способ расчета ориентирован на помещения с потолками до 2500 мм, и за норму берется 100 Вт мощности на один квадрат площади. Для расчёта количества секций необходимо разделить площадь помещения на мощность одной секции (указывается в технической документации радиаторов).

Примерный расчет количества секций радиатора для типового помещения

N=S/P*100, где:

• N — Количество секций (дробная часть округляется по правилам математического округления))
• S — Площадь комнаты в м²
• P — Теплоотдача 1 секции, Ватт

Для этих вариантов расчета применим ряд поправок. Например, если в помещении имеется балкон, или более двух окон, или оно находится на углу здания, то к полученному количеству секций рекомендуется приплюсовать еще 20%. Если при расчете получается конечный результат (количество секций) дробное число, то его следует округлять до целого в большую сторону.

Обратите внимание:

полученное значение рассчитано для идеальных условий. То есть, в доме нет дополнительных теплопотерь, сама система отопления работает эффективно, окна и двери герметично закрываются, а соседние помещения также отапливаются. В реальных условиях секций может потребоваться больше.

Точный расчет необходимого количества секций радиаторов

Выше приведены упрощенные способы расчета радиаторов, которые актуальны для типовых квартир со стандартными параметрами. С их помощью получить адекватный результат для частных жилых домов и квартир в современных новостройках нереально. Для этого следует использовать специальную формулу:
КТ = 100Вт/м2 * S * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7,

Где за основу также берется норма в 100 Вт на квадратный метр, общая площадь помещения и дополняется коэффициентами, значения которых приведены ниже:

K1 — коэффициент, учитывающий остекление оконных проемов:

• для окон с обычным двойным остеклением: 1.27;
• для окон с двойным стеклопакетом: 1.0;
• для окон с тройным стеклопакетом: 0.85;

K2 — коэффициент теплоизоляции стен:

• низкая степень теплоизоляции: 1.27;
• хорошая теплоизоляция (кладка в два крипича или слой утеплителя): 1.0;
• высокая степень теплоизоляции: 0.85;

K3 — соотношение площади окон и пола в помещении:

• 50%: 1.2;
• 40%: 1.1;
• 30%: 1.0;
• 20%: 0.9;
• 10%: 0.8;

K4 — коэффициент, позволяющий учесть среднюю температуру воздуха в самую холодную неделю года:

• для -35°C: 1.5;
• для -25°C: 1.3;
• для -20°C: 1.1;
• для -15°C: 0.9;
• для -10°C: 0.7;

K5 — корректирует потребность в тепле с учетом количества наружных стен:

• одна стена: 1.1;
• две стены: 1.2;
• три стены: 1.3;
• четыре стены: 1.4;

K6 — учет типа помещения, которое расположено выше:

• холодный чердак: 1.0;
• отапливаемый чердак: 1.0;
• отапливаемое жилое помещение: 1.0;

K7 — коэффициент, учитывающий высоту потолков:

• при 2.5 м: 1.0;
• при 3.0 м: 1.05;
• при 3.5 м: 1.1;
• при 4.0 м: 1.15;
• при 4.5 м: 1.2;

По этой формуле вы сможете рассчитать общее количества тепла, необходимого для того или иного помещения. Для определения количества секций радиаторов, вам необходимо полученный результат разделить на мощность одной секции.

Мощность звука

Статья с сайта журнала «Автозвук» …на самом же деле у нас есть основания полагать, что нет в головах публики большей сумятицы, чем связанная с простым и вкусным словом «мощность». Мощность, кто это? «У меня колонки мощностью 200 Вт, а магнитола 4 х 50. Будут ли они играть вместе?» Да будут, будут, не волнуйтесь вы так. Но ещё лучше будет, если всё же разобраться, что понимается и под мощностью, и под ваттами. «Мощность», по школьному определению — работа, произведенная за единицу времени, для наших целей определение почти бесполезное. Нам удобнее по-другому, пусть и непривычно: мощность — это количество энергии, преобразованной в нужную нам форму в ту же самую единицу времени. Речь всегда идёт о преобразовании, энергия никуда не девается, такая уж у неё привычка. Усилитель (пусть в магнитоле) получает готовую к употреблению электрическую энергию в форме постоянного тока от бортовой сети автомобиля и преобразует её в электрическую, но в форме переменного тока, изображающего звуковой сигнал. Всю? Нет, примерно половину, остальное идёт в тепло, отдаваемое воздуху небольшими радиаторами сзади на магнитоле или большими, «по всему телу» у отдельного, внешнего усилителя. Динамик (пусть и притворившийся «колонкой») получает электрическую энергию в форме переменного тока и преобразует её в механическую, теперь уже в форме долгожданных звуковых колебаний. Всю? Да как сказать… Не совсем. Коэффициент полезного действия динамика (раз уж пошли по школьному пути: отношение произведенной звуковой мощности к полученной электрической) практически никогда не превышает 0,5%. Куда деваются остальные 99,5%? А туда же, в тепло, вообще, любое устройство, созданное человеческим разумом (а равно и волей всевышнего) производит тепло плюс ещё что-нибудь. С точки зрения преобразования энергии динамик на 99 процентов с копейками идентичен паяльнику. А в оставшейся половине процента — всё: и басы, и верха, и детальность, и гениальные музыканты. Обидно? Да, но ничего лучше как-то не придумали. И вот она, главная разница между мощностью усилителя и мощностью динамика: усилитель её, можно считать, производит. А динамик — потребляет, не производя в обмен, как мы только что выяснили, почти ничего. И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика — то о том, что ОН БЕРЁТ. А сколько один даёт и сколько другой берёт? В порядке поступления: Сколько мощности даёт усилитель? Вот усилитель. Пусть тот, что в магнитоле, пока наплевать, потом почувствуете разницу. Какая у него мощность? Да какая угодно, всё зависит от того, какой уровень сигнала на входе, грубо говоря — в каком положении регулятор громкости. Мощность на выходе может оказаться 1 Вт, может — 10, может — 50, может… Подождите, должен же быть предел. Разумеется, но мы ведь не спрашивали какая МАКСИМАЛЬНАЯ мощность. А максимальная у каждого своя. Она определяется тем, какое наибольшее напряжение переменного тока сможет создать усилитель на своём выходе, когда к выходу присоединена нагрузка, в виде динамика, обладающего каким-то сопротивлением. Мощность на выходе определится просто: как величина этого напряжения, возведённая в квадрат и поделенная на сопротивление нагрузки. Присоединили к выходу вольтметр и нагрузку, на вход подали переменное напряжение, для удобства измерения мощности — на какой-нибудь одной частоте, и смотрим. На выходе 2 В, когда к нему присоединена нагрузка 4 Ом. При таких измерениях к выходу, разумеется, подключают не акустику, а её эквивалент в виде резистора, а то уши завянут. Возвели-поделили и получили: мощность на выходе ровно 1 Вт. Здесь есть небольшая засада, связанная с тем, что мы говорим о переменном напряжении, величину которого можно измерять по-разному. Чаще всего пользуются шкалой среднеквадратичных значений. В русском это слово длинное, поэтому привилось английское сокращение RMS (root mean square), означающее то же самое. Чтобы не вдаваться в детали, достаточно запомнить: для синусоиды значение напряжения RMS меньше амплитудного в 1,41 раза, то есть — в корень из двух. Мощность, указываемая в ваттах RMS — это та, что получена, когда напряжение при расчёте взяли RMS, что логично. А если взять амплитуду напряжения, то мощность, во-первых, будет называться пиковой, а во-вторых, станет ровно вдвое больше, чем RMS. Сигнал на выходе обычного усилителя с 12-вольтовым питанием, как он выглядит на экране осциллографа. По горизонтальной оси — время, по вертикальной — напряжение. Ни при каких обстоятельствах синусоида, изображающая чистый тон одной-единственной частоты, не может упасть ниже нуля или перевалить через границу, установленную напряжением питания. Вообще-то это выходной сигнал обычного домашнего усилителя, амплитуду которого выставили на нужном уровне, для примера. Возвращаемся к усилителю. Один ватт — это несерьёзно, прибавляем на входе. До каких пор будет расти напряжение на выходе и что его остановит? Остановит его ограничение сигнала. Усилитель питается постоянным напряжением, и то, что появляется как переменное на его выходе, не может быть больше напряжения питания по амплитуде. Нету там больше. И если мы будем наблюдать за сигналом на выходе, то в какой-то момент верхушки прежде изящной волны окажутся срезаны, там полуволна хотела перейти через верхний предел, напряжение питания. И обломилась. Откатываем сигнал на входе назад, пока ограничение не пропадёт, и смотрим на размах сигнала. Он чуть меньше полного напряжения питания, потому что что-то теряется в выходных каскадах усилителя. Если усилитель питается (как в пресловутой «магнитоле») от бортовой сети автомобиля, то нижняя полуволна подойдёт вплотную к нулевой отметке, а верхняя — к уровню 12 В. Что получается? Амплитуда, будем считать, 6 В в каждую сторону, возводим-делим и получаем сказочную цифру 4,5 Вт. Проверьте, если не лень. Выходит, что по всей науке это — максимальное значение мощности на выходе магнитолы, питаемой от 12 В? А так и было лет двадцать назад. К счастью, уже недавно было найдено решение, позволившее если не выйти на грозные 4 х 50, то во всяком случае, уйти от скорбных 2 х 4,5. Это — мостовое включение усилителей, применяемое ныне во всех автомобильных головных аппаратах. При мостовом включении на одну нагрузку работают два усилителя, включённые так, что размах синусоиды на выходе удваивается. По уже сообщённому вам способу посчитать выходную мощность это будет в четыре раза больше, чем 4,5 Вт, потому что напряжение возводится в квадрат, стало быть — 18Ватт. Примерно это значение имеет максимальная выходная мощность всех когда-либо испытанных нами головных аппаратов (в каждом из четырёх каналов, разумеется). Откуда берутся знаменитые 4 х 40 Вт, потом превратившиеся в 4 х 45, 4 х 50 и так далее? Что это, чистое враньё? Как-то не вяжется с образом именитых и более чем респектабельных производителей техники, а ведь эти цифры украшают лицевые панели всех марок: Alpine, Blaupunkt, Clarion и далее в порядке латинского алфавита. Ведь когда речь заходит об отдельных усилителях тех же фирм, всё становится честно и правильно, возможностей убедиться за эти годы было достаточно. Здесь две уловки, первая —техническая, и только вторая — маркетинговая. Техническая уловка заключается в том, что в современных «головах» применены усилители так называемого «класса Н», там есть специальная цепь, способная на короткое время дать выходным каскадам увеличенное напряжение питания. Стоит конденсатор и, пока всё тихо, заряжается. А в пиках громкости он оказывается подключён последовательно с питанием выходного каскада, и пик проскакивает без искажений, не касаясь макушкой потолка 12 В. Но это если пик уровня сигнала совсем короткий, например — первый момент удара в барабан. Дальше, конечно, запас энергии иссякает, но дело уже сделано, даже два дела: действительно, на краткий миг максимальная мощность стала намного больше возможной при непрерывной работе, а во-вторых, появилась возможность об этом упомянуть. Не слишком акцентируя внимание на том, при каких условиях максимум выходной мощности стал таким. К чести респектабельных компаний (см. алфавитный список выше) надо сказать: часто в таблице технических характеристик на последней странице инструкции приводится и непрерывная мощность, с указанием, что это в ваттах RMS, и с указанием, какое было при этом напряжение питания, как правило, 14,4 В, потому что при этом «потолок» для выходной синусоиды приподнимается, и тогда в этой строке фигурируют именно 18 — 20 Вт на канал, случаи захода в третий десяток единичны. Почему не их пишут на лицевой панели? Считайте это традицией, как цены на нефть в долларах за баррель, а на золото — за тройскую унцию. Тем более, как мы выяснили, формально — имеют право. А теперь быстро ответьте на контрольный вопрос: когда вы в последний раз видели автомобильные динамики, на которых была бы указана мощность МЕНЬШЕ 18 Вт? Поэтому всякие разговоры о «подборе» акустики к магнитоле по мощности смысла не имеют никакого. «А как же, — можете спросить вы, — у моего соседа по гаражу 100-ваттные «лопухи» захрипели и сгорели?» А это, милые вы мои, произошло не оттого, что мощности головного устройства было много, а оттого, что было мало МАКСИМАЛЬНОЙ мощности. Где кончается мощность. Все видят, но мало кто обращает внимание: там, где всерьёз, а не для красоты, в тройских унциях, указывается максимальная выходная мощность (например, на последней странице инструкции), рядом стоит и величина коэффициента нелинейных искажений, соответствующая приведенному значению. У нас это сокращается в к.н.и., а в англоязычной инструкции будет выглядеть как THD и какое-то число со знаком процентов. Вспоминаем (или узнаём), что такое нелинейные искажения. Их иногда называют гармоническими (THD и означает Total Harmonic Distortion — общие гармонические искажения), что более правильно. Суть дела: когда усилитель работает идеально, сигнал на выходе будет отличаться от сигнала на входе только амплитудой, причём прямо пропорционально. Добавим коксу. Напряжение на выходе возросло на вольт с небольшим, как вдруг на спектрограмме вырос целый забор из гармоник, значит, выходной сигнал опасно близко подошёл к предельно возможной амплитуде. По амплитуде гармоники вроде небольшие (верхняя шкала сильно растянута по вертикали), и в сумме они складываются в невеликий итог: меньше полпроцента. Но: вот этого забора раньше в звуке не было, а теперь он есть. Добавим ещё — и вот, приплыли: на синусоиде стали отчётливо видны искажения формы, именно те, которых мы ожидали — выше питания не прыгнешь. А сигнал на выходе стал чудовищным, в реальной жизни мы услышим, помимо чистого тона 250 Гц, массу нового: и 500, и (особенно) 750 Гц, и далее до самых невозможных частот, утешение, что все они кратны 250 Гц довольно слабое, для слуха это или скрип, или хрип, в зависимости от основной частоты. Теперь вопрос: Что принять за максимальную выходную мощность? Если там, где искажений было ещё совсем мало, то окажется 13,5 Вт. RMS, как вы теперь понимаете, увидев, в чём указано выходное напряжение. Если там, где под полпроцента, то будет уже почти 19 Вт. А если согласиться с 10%, то получим сказочную для таких усилителей величину 23 Вт. Но только лучше не соглашаться: видите, что кроется за этой неприметной цифрой? Итог нашего анализа на первый взгляд парадоксален: с одной стороны, у усилителя есть только одна максимально достижимая выходная мощность, зависящая от напряжения питания и сопротивления нагрузки. Но при этом указать её можно как угодно, вопрос в том, какой уровень искажений считать допустимым. Традиционно для действительно мощных, внешних усилителей, значение максимальной мощности указывают при к.н.и., равном 1%. Для головных устройств изготовители предпочитают 10%, по причинам, уже не нуждающимся в комментариях. И всё же, почему? Почему при таких, в общем-то, жалких значениях максимальной мощности усилителей головных устройств прицепленные к ним «200-ваттные» 6 х 9 начинают хрипеть, а то и гореть? Почему хрипеть, вы уже видели: хрип — это гармоники, появившиеся на выходе усилителя при его перегрузке. Человек думает, что его могучая магнитола перегрузила динамик, а на деле «лопуху» что дали, то и играет, думая своими лопушиными мозгами, что так и надо. А почему же горят, если им такая мощность — как слону дробина? А давайте ещё раз взглянем на результаты предыдущих опытов с искажениями, а потом их даже продолжим. Я там кое-что дорисовал: условные кривые, показывающие, какая часть частотного спектра попадает на низкочастотную головку (собственно «лопух»), а какая — на блок ВЧ-головок в его центре. Естественно, это относится в полной мере и к любой многополосной акустике, а у нас другой и не бывает. Вот играет что-то, и там есть мощная составляющая с частотой 250 Гц. Пищалка пока в отпуске: на голубом поле, изображающем её рабочий диапазон, сигнала почти нет, и правильно, не её это частота. Когда искажений становится полпроцента, что-то уже появляется, но пока ничего страшного, амплитуды невелики, а большая их часть попадает в область, где фильтр пищалки уже начинает отрезать ненужное. При 10% уже нехорошо: пищалке положен полный покой, а на неё валится куча гармоник, да ещё с уровнем выше, чем содержание верхних частот в нормальной фонограмме. Пойдём дальше, до предела: выкрутим входной сигнал так, что после отрезания верхушек полуволн смирная синусоида превратится в сигнал почти прямоугольной формы, в котором гармоник за сорок процентов от основного сигнала. Вот здесь пищалке, скорее всего, хана. А ведь и усилитель у нас тот же, и частота по-прежнему «непищалочья». При некотором природном даре таким сигналом можно подпортить и мидбас. Прямоугольные импульсы несут на выход намного больше энергии, чем синусоида, и электрическая мощность, которая при этом поступает на динамик, составит больше 50 Вт. Представим себе 50-ваттный паяльник, потом вспомним, что динамик — это паяльник на 99,5%, и судьба звуковой катушки, сделанной, в отличие от обмотки паяльника, не из нихрома, слюды и асбеста, а из гораздо более нежных материалов, перестанет выглядеть безоблачной. Значит ли всё это, что на мощность акустики можно вообще не смотреть? Не совсем. Надо просто смотреть несколько по-другому. А вот это — реальный усилитель, аналогичный тем, что применяются в головных устройствах. С точки зрения величины сигнала на выходе такие усилители, собранные по мостовой схеме, равносильны усилителю с двухполярным питанием, в нашем случае ±15 В. Верхняя часть экрана принадлежит анализатору спектра. Трактовать его показания несложно, даже бывает увлекательно. По горизонтальной оси теперь частота, а по вертикальной — уровень сигнала на выходе на этой частоте. Как видим, главное, что есть на выходе — это усиленный сигнал частотой 250 Гц, поданный на вход. Но не только. Каждая «шпилька» — это гармоника основной частоты, Вторая гармоника — на частоте 500 Гц, третья — на 750 и так далее. Здесь «и так далее» не так много: уровень искажений очень низкий. Анализатор спектра — вещь крайне чувствительная, можно разглядеть, например, небольшой выступ на частоте 50 Гц: это наводки сети. А «трава» между столбиками гармоник — собственные шумы усилителя. Помимо суммарного уровня искажений (это то, что выражается в процентах), кое-какая информация содержится в уровне отдельных гармоник. Чётные (с частотой вдвое, вчетверо, вшестеро и т.д. выше, чем основной тон ) — признаки несимметричного искажения сигнала, нечётные, начиная с третьей — симметричного. Амплитуда сигнала выросла на вольт с копейками, форма на глаз вроде бы не изменилась, но анализатор спектра не проведёшь: сколько сразу всякой гадости появилось в выходном сигнале. И хотя гадости всего 0,4%, это уже будет слышно, ухо по чувствительности превосходит лучшие приборы. Здесь можно разглядеть, что стала расти третья гармоника (на 750 Гц), то есть появились ранние признаки симметричного, сверху и снизу, ограничения сигнала. Здесь уже нельзя не разглядеть, что сигнал стал ограничен, пытаясь перепрыгнуть через пределы, поставленные источником питания. Гармоник на выходе много, и преобладают нечётные (3-я, 5-я и т.д.), которые славятся тем, что наиболее неприятны для слуха. Из предыдущего примера работы усилителя на мощности, далёкой от максимальной. Наш тестовый сигнал в реальных условиях предназначен исключительно для мидбасового динамика, на пищалку его не пускает разделительный фильтр (синяя кривая, довольно условно). Пока всё хорошо: на пищалке, кроме шумов, ничего и нет. Уже при искажениях 0,5% пищалке начинает кое-что доставаться, этого недостаточно, чтобы нанести ей вред, но, думая, что это — замысел композитора, ВЧ-головка будет старательно «озвучивать» гармоники, вносу в звучание совершенно непрошенные детали. При искажениях 10% пищалка работает уже всерьёз, и это при основной частоте 250 Гц. А ведь это могло бы быть и 1 кГц, и 2 кГц, тоже частоты не для пищалки, и тогда уже вторая гармоника долбила бы по нежной майларовой диафрагме. Добро бы это было в записи, но ведь не было: пищалка работает «на износ» исключительно благодаря нечистоплотности усилителя. Предел падения: усилитель перегружен настолько, что синусоида превратилась в череду прямоугольных импульсов. Это уже опасно не только для пищалки: мощность, заключённая в таком сигнале, намного больше, чем в синусоиде равной амплитуды, потому что прямоугольные волны «толще». Сейчас мощность на выходе составляет около 50 Вт, которые (за вычетом 0,4 — 0,5%) звуковая катушка должна переработать в тепло. Ей сейчас не стоит завидовать. Всё, уговорили. Надо покупать усилитель. Ясно, без усилителя — не жизнь. Начинаем выбирать и, естественно, первым долгом смотрим на максимальную (уже знаем, что это такое) мощность, за что боремся-то? О том, как её выбирать, разговор будет отдельный и неожиданно для вас короткий. Но вначале давайте определимся, откуда эта мощность берётся. Что делает отдельный усилитель столь качественно иным устройством по сравнению с доставшимися каналами усиления, встроенными в головное устройство? Из предыдущего текста ясно: всё дело в питании. Усилитель создаёт на выходе переменное напряжение с размахом, сверху донизу, не больше, чем напряжение питания выходных каскадов. Для усилителя магнитолы это — напряжение на борту, 12 В на заглушенной машине, около 14 В — на ходу. Главная же составная часть внешнего усилителя — источник питания. Он получает постоянное напряжение из бортовой сети, превращает его в переменное довольно большой частоты (десятки килогерц), переменное уже можно повышать с помощью трансформатора, что источник питания усилителя и делает, а потом, уже повышенное, снова выпрямляется и подаётся на собственно усилитель. До скольких вольт раздули напряжение в ходе этой деятельности, на такой высоте и пройдёт потолок размаха выходного напряжения. Дальше — простая арифметика. Предположим, из 12 В бортовых источник питания сотворил 50. Реально это будет два напряжения разной полярности по 25 В каждое, так удобнее. Значит, размах выходного напряжения будет (в каждую сторону) никак не больше 25 В минус какие-то копейки, теряемые в транзисторах. Максимальная выходная мощность получится как 25 в квадрате, поделённая на сопротивление нагрузки. Это по закону Ома, он неумолим. Выходит чуть больше 150 Вт. Только это — пиковое значение, по шкале RMS — ровно вдвое меньше, около 75 Вт. Цифры вполне реальные, таких усилителей — навалом. Можно ли выжать из этого усилителя больше? Первая стадия «форсажа» у многих моделей произойдёт сама собой, стоит завести двигатель. И когда при заведенном двигателе и работающем генераторе напряжение на борту станет не 12, а 14,4 Вольт, напряжение на выходе источника питания возрастёт с 50 до 60 В, так же поднимется и «потолок» для выходного напряжения усилителя, и максимум мощности возрастёт до 108 Вт. Ничего себе прибавка, верно? Только сильно-то пока не ликуйте. Станет ли при этом усилитель играть громче? А с чего это, собственно? Общее усиление, от источника сигнала до выхода, осталось таким же, оно от питания не зависит (а если бы вдруг зависело, то повинный в этом компонент срочно запросил бы постоянной регистрации в мусорном баке), значит, как играло, так и будет. Иное дело, что если прежде на какой-то громкости появлялись искажения, это когда на пиках сигнала выходное напряжение пыталось перепрыгнуть через планку, поставленную источником питания, то теперь этот момент отодвинется в область большей громкости. Насколько отодвинется? Давайте прикинем. На полтора децибела. Один щелчок громкостью, а то и ни одного, это зависит от шага регулятора. А что мы выиграли по сравнению с «прошлой жизнью», когда вообще усилителя не было? В ваттах вроде бы очень много. А в децибелах максимальной неискажённой громкости, опять же вроде бы, не очень: 5,4 дБ. Но это только «вроде бы», как мы потом увидим, счастье — не в одних щелчках регулятора громкости. Надо всё же организовать какую-то гармонию между мощностями. Посмотреть, например, какая мощность у акустики, и по ней подобрать усилитель, верно? Неверно. Это я нарочно, с целью провокации. О том, как можно загубить акустику недостаточной мощностью, было в прошлом выпуске, теперь давайте попытаемся сделать это с помощью излишней. Это будет намного труднее, предупреждаю. Вернёмся ещё раз к фразе, которую я по разным поводам произносил (и писал) очень много раз, последний раз — в прошлом выпуске. Вот она: «И когда мы говорим о мощности усилителя, то речь идёт о том, что ОН ДАЁТ. А когда о мощности динамика — то о том, что ОН БЕРЁТ». Максимальная мощность усилителя — это та, больше которой он не может дать, потому что начинает искажать сигнал, а мы не для этого его покупали. Максимальная мощность акустики, стало быть, это та, больше которой она взять не может, потому что ЧТО? Тоже начинает искажать сигнал? А она это начинает делать сразу и понемногу, совсем не так, как усилитель, жёсткой планки ограничения у акустики нет. В стародавние времена был советский стандарт, по которому нормировалась так называемая номинальная мощность динамиков. Там оговаривались специальные условия, полоса частот и так далее, в общем, мощность считалась такой, чтобы нелинейные искажения не превышали 10%. Лучший басовый динамик того времени назывался 6ГД2, первая цифра — это как раз номинальная мощность. Были ещё 4 ГД, 3 ГД и так далее, это потом приняли определение паспортной мощности, зависящей уже не от искажений, а от живучести, и все эти ГД разом потолстели до 10, 20, 75 и тому подобного. ГОСТы эти приказали нам всем долго жить, и сейчас мощность определяют иначе, и очень важно это понимать, чтобы испытывать к этому показателю то отношение, которого он заслуживает. Попрошу набрать это красным, если забуду — вы сами тогда карандашом, ладно? Мощность, указываемая на акустике, это не та, на которой она должна работать, а та, которая её разрушает. Разумеется, должна быть взаимосвязь между возможностями акустики и ресурсами источника этого вероятного разрушения, но это взаимосвязь, а не тождество. Представьте себе: вы купили автомобиль, у которого максимальная скорость 200 км/ч. И подвернулась вам резина с индексом скорости Т (190 км/ч). Что, нельзя ездить? При 191 км/ч все четыре колеса — в клочья? Или наоборот, у шин индекс скорости Z (240 и больше), и вы сбиваетесь с ног, подбирая под такую резину подходящий автомобиль. Нереально. Тем не менее сплошь и рядом приходится слышать (да и читать), как акустику к усилителю (и наоборот) подбирают, глядя в первую очередь на мощность, а потом уже на всё остальное. Так что давайте в последний раз, чтобы не возвращаться к вопросу. Цифры мощности на акустике, без указания условий измерения, не означают ничего, это часть современной, но укоренившейся традиции. Если производитель акустики хотя бы относительно корректен в приводимых им цифрах, то он может указать долговременную мощность, а это — максимальная неразрушающая (или минимально разрушающая, не забывайте и об этом) мощность, поданная на динамик в течение получаса по схеме: минуту работает — две отдыхает. Подаётся при этом шумовой сигнал, пропущенный через фильтр, отрезающий всё ниже 40 Гц и всё выше 4 кГц, так что к пищалке-то это уже почти не имеет отношения. Вот если акустика эти самые трудные в своей жизни полчаса пережила — записывается использованное значение мощности. Если погибла — берётся из предыдущего опыта с меньшей мощностью. Кратковременная мощность — это такая, которая не погубит динамик (или погубит, но в последний момент) после 60 циклов «секунду орём — минуту отдыхаем». Все описанные процедуры подразумевают подведение испытуемого образца акустики максимально близко к краю могилы, поэтому ориентироваться на них как на нормативный показатель тому, кто за акустику заплатил из своего кармана, как-то не очень разумно. Единственный тип показателя, хоть немного напоминающий возможное реальное использование своей законной собственности, — это rated noise power по стандарту IEC 268-5, когда акустика должна остаться живой после 8 часов непрерывной работы на уже упомянутом шумовом сигнале. Её не указывают почти никогда. Ориентиры здесь должны быть другими, их на коробках с акустикой искать не стоит. Ориентиры, где вы? Наши штатные специалисты в тестах акустики неоднократно рекомендовали (когда изготовители совсем уж теряли стыд и смолчать было немыслимо) равняться на показатели, которые хотя бы примерно обозначают область возможных значений. Для 6-дюймовой компонентной акустики границы разумного риска пролегают где-то на 40 и 90 Вт (это широко, внутри уже надо смотреть на особенности конструкции), для 5-дюймовой — закономерно ниже, 30 — 70 Вт. Такими мы считаем значения rated noise power. Можете не соглашаться, но опровергающие опыты — за свой счёт, пожалуйста. Цифры, в принципе, напоминают распространённые значения максимальной выходной мощности усилителей широкого распространения, так что самый простой, на грани примитивизма, ответ на вопрос о согласовании мощности усилителя с мощностью акустики уже готов: типичный усилитель подходит для работы с типичной акустикой. Любой — с любой. В принципе, если не хотите париться, можете взять его на вооружение. Но ответ чересчур прост, чтобы хоть как-то претендовать на роль исчерпывающего, это ясно. Дальше нужно смотреть уже на реалии жизни. В жизни, как у меня есть основания полагать, и усилитель, и акустика будут использованы для воспроизведения музыки, а не испытательных сигналов, на музыку похожих лишь очень приблизительно. Музыкальный сигнал — это не синус и даже не шум, это сигнал с большой разницей между средним значением и пиковым. Кратковременные пики сигнала, за редким исключением, не угрожают здоровью акустики, которой в основном приходится сопротивляться тепловой нагрузке, а выделяемое на звуковой катушке тепло — функция среднего уровня подведённого сигнала. Приходилось видеть в документации самых серьёзных изготовителей акустики, как рядом с вполне реальными (и с указанием всех нормативных данных) цифрами долговременной мощности приводились значения выдерживаемой мощности на коротких (скажем, 10 мс) пиках. Цифры достигали порой сотен ватт, и это уже не маркетинг, это факт, даже очень мощный, но очень короткий всплеск сигнала динамик не погубит. А у усилителя взгляд на пики уровня принципиально иной. Хоть на миллисекунду превысит уровень сигнала планку максимальной мощности — и будет безжалостно обезглавлен, то есть пойдёт дальше по проводам к акустике уже в искажённом, по сравнению с первоисточником, виде. Этого допускать никак нельзя. И здесь уже есть смысл взглянуть на свои музыкальные вкусы. Вкусы не измеряют. Это почему же? Можно попробовать. Я пропустил через компьютер некоторое количество музыкальных фрагментов и выбрал довольно показательные с точки зрения соотношения средней (опасной для акустики) и пиковой (которая должна быть посильной для усилителя) мощности. Уровень сигнала измерялся в децибелах относительно максимального, записанного на диске, но для наглядности я пересчитал всё в проценты от максимальной мощности. Первая картинка — это 60 секунд «Шествия гномов» (6-я дорожка «Let’s Test!»). Если система настроена так, чтобы самые большие пики сигнала не вышли за пределы выходной мощности усилителя, то в целом за эту минуту акустике будет доставаться около полутора процентов этой мощности. Даже в те 12 секунд, когда оркестр совсем распоясается, тепловая нагрузка составит не более половины мощности. Минута деятельности барабанщиков Yamato (помните, приезжали в Москву?). Уровень сигнала выбран так, чтобы беспрепятственно пропустить пик деятельности на 21 секунде. В результате средняя мощность всего фрагмента — меньше процента от максимальной, а самой его напряжённой части — одна десятая от максимума. Третий пример: «In the Pocket» (Kai Eckhardt, «NAIM Sampler», дорожка 8). Средняя мощность 13% от максимума, а прибавить громкость в искренней попытке загубить акустику будет означать — обрубить многочисленные пики, вызванные умелой работой барабанщика. Не слушаете аудиофильские изыски? Не станем заставлять. Вот фрагмент фонограммы панк-роковой группы Kurban (турецкой и, кстати, довольно любопытной). Вот здесь уже — да, ребята на сцене не отдыхают, и средняя мощность подолгу составляет около 40, а то и больше процентов от максимума. Но ориентиры, в принципе, остаются те же. Просто рок-музыка попадает в разряд «небезупречного контроля», что логично. Внимательный читатель здесь может озадачиться: «Подождите-ка, выходит, мы слушаем музыку на одном-двух, много — десяти ваттах, подведенных к акустике? А почему же тогда громко играет? Сами ведь слышали: громко». Отвечу: а почему бы ей громко не играть? Вы ведь с децибелами управляетесь легко (даже те, кто прежде не умел). Берём любую акустику из любого нашего прошлого теста и смотрим на показатель чувствительности. Ну, скажем, 87 дБ, это так, средне-типичное значение. Такое звуковое давление создаст эта акустика на расстоянии 1 м при подведенной к ней мощности 1 (один-единственный) Вт. Это, между прочим, уже не тихо. Чтобы эта акустика создала уровень звукового давления 90 дБ, стандартный для контрольного прослушивания в звукозаписи, всего-то ей потребуется 2 Вт. Подадите 10 Вт — получите 97 дБ. Это совсем громко. Да ещё учтите, что у нас таких динамиков как минимум два, а звучат они не в заглушенном помещении, а в салоне, где потерь намного меньше, а отражённые звуки приходят к нам же. Что же тогда, спросите вы, динамик будет вытворять, когда на него придут те самые пиковые сто, скажем, ватт? Ровно то, что и должен: кратковременно, в течение долей секунды, вскрикнет на 107 дБ. Дайте ему эти 100 Вт непрерывно, в виде шума или, того хуже, тонального сигнала, и крик этот будет предсмертным. А так — всё под контролем, не волнуйтесь. _____________________________________________________________________________ В акустике всё измеряется не так, как в обычном мире. Причин тому несколько, объяснения иных способны увести в райские кущи науки, их трогать не будем. Другие — поддаются простым истолкованиям. Или просто могут быть приняты на веру, как вам удобнее. Человеческий слух не умеет складывать и вычитать. Только умножать и делить. Эволюция (или Создатель, выберите по вкусу) устроила его таким образом, как мне представляется, руководствуясь технической целесообразностью. Слух работает в огромном диапазоне громкостей. Звуковое давление (поддающееся измерению, как известно), соответствующее болевому порогу, превышает звуковое давление порога слышимости в десять миллионов раз (прописью, чтобы не считать нули). Слух приспособился к этому, сделавшись (по воле эволюции или Создателя) логарифмическим. Логарифмы люди придумали уже потом, а у нас в голове они сидят от природы. Логарифмическая природа слуха состоит в том, что он оценивает разницу в громкости не по тому, НА сколько больше звуковое давление, а по тому, ВО сколько раз оно стало больше. Так (если убрать сейчас все промежуточные главы истории) была придумана единица измерения, на которой в акустике и элеткроакустике базируется решительно всё — децибел. Кто всё про это знает, дальше не читайте, впрочем, я об этом просил, ещё открывая эту серию публикаций. Остальным, сколько бы их ни оказалось, даю возможность за пять минут освоить операции с децибелами и впоследствии делать это легко и изящно. Итак: децибел это единица, которая, если её прибавить, означает «умножить», а если отнять — «поделить». Например: звуковое давление больше на 3 дБ. Это означает — вдвое. Ещё на 3 дБ? Ещё вдвое. Больше на 1 дБ — это в 1,25 раза, примерно. Больше на 10 дБ — вдесятеро. И наоборот: отнимите от звукового давления 3 дБ, и это будет означать, что оно уменьшилось вдвое. Достаточно запомнить несколько важных значений, чтобы из них, как из кирпичиков, составлять представление о том, что означает та или иная величина, указанная в децибелах. Вот, пожалуйста:   Мощность или звуковое давление  различаются в Напряжение  различается в 1 дБ 1,25 раза 1,13 раз, вообще копейки 3 дБ 2 раза примерно полтора раза 6 дБ 4 раза 2 раза 10 дБ 10 раз примерно 3 раза 12 дБ 16 раз 4 раза 20 дБ 100 раз 10 раз Вот и всё: встретили, в примеру, где-нибудь 18 дБ, прикидываете, что это 12 + 6, берёте «разы» для этих двух слагаемых и умножаете. Именно умножаете, в этом и весь фокус. В нашем примере 16 на 4 даёт 64. Только обратите внимание: при сравнении звуковых давлений и мощностей надо брать «разы» из левого столбца, а при сравнении напряжений, скажем — из правого, это хитрость, связанная с тем, что рост напряжения, к примеру, на выходе усилителя вдвое приводит к росту мощности вчетверо (там напряжение в квадрате), а децибелы — одни и те же, их 6. Впрочем, дальше мы в основном будем оперировать мощностями и звуковыми давлениями, так что правый столбец пока постоит в резерве. Что означает децибел на слух? Разница в громкости в 1 дБ (это у большинства головных устройств — один щелчок энкодером или кнопкой громкости) ловится на слух только при немедленном сопоставлении, как было и как стало. Проведите опыт: послушайте звук на громкости, скажем, 15 по дисплею, а потом — 16, выйдите из машины на полминуты, и пусть ваш приятель (можно даже приятельница) закроет ладонью (или ладошкой) дисплей, а вы определяйте: там 15 или 16? Если вы при этом будете попадать мимо кассы реже, чем пять раз из десяти (даже на одном и том же фрагменте), значит, у вашего головного устройства шаг громкости 2 дБ, это тоже встречается. Хотя есть, конечно, таланты. 3 дБ воспринимаются как заметное изменение громкости. Не «большое», а просто заметное. И здесь вас ждёт плохая новость, о которой вы уже могли догадаться. Звуковое давление, создаваемое акустикой, и мощность, подведенная к акустике для того, чтобы оно было создано, живут в одном и том же столбце нашей шпаргалки. Следовательно, для того, чтобы получить заметное изменение громкости, подведенную мощность надо увеличить вдвое. Вот из-за этого и все проблемы с мощностью. В основном из-за этого …

Сколько лошадиных сил нужно в городе? — журнал За рулем

Мощный двигатель — удовольствие дорогое: тут вам и высокие налоги, и большой расход топлива, и прочие сопутствующие «прелести». Но и с «овощным» мотором в городе не жизнь! Рассказываем, какая же мощность будет в самый раз!

Помните анекдот?

— Что такое лошадиная сила?

— Это сила, которую развивает лошадь высотой один метр и весом один килограмм.

— Где ж вы такую лошадь видели?

— Ее не так-то просто увидеть: она хранится в Париже в Палате мер и весов.

В современных реалиях на вопрос о мощности двигателя возникает соблазн сразу же ответить в риторическом ключе: дескать, при нынешних штрафах и повсеместных камерах видеофиксации чем меньше лошадиных сил в моторе, тем лучше. Ведь логично же: если машина разгоняется лениво, то и ездить быстро на ней вряд ли захочется — а значит, и на штраф нарваться будет меньше шансов.

Материалы по теме

И все же давайте прикинем, какова оптимальная мощность для автомобиля в условиях городской езды. Начнем с того, что лошадь лошади рознь. С широким распространением турбомоторов значение максимальной мощности в известном смысле отошло на второй план, поскольку инженеры научились извлекать большой крутящий момент из маленьких двигателей. Дело в том, что интенсивность разгона автомобиля определяют не лошадиные силы, а ньютон-метры. И чем шире диапазон, в котором силовой агрегат производит максимум тяги, тем удобнее на такой машине перемещаться по городу: автомобиль легко трогается с места и набирает ход.

Вот смотрите: возьмем схожие по размерам и массе Nissan X-Trail с атмосферником 2.5 и Skoda Kodiaq с турбо 1.4 TSI. Ниссан мощнее: 171 сила против 150 «элэс» у Шкоды. При этом Кадьяк по основным потребительским характеристикам смотрится выигрышнее: у него стремительнее разгон до сотни (9,7 с против 10,5) и скромнее расход топлива — в среднем на 1,2 л на каждые сто километров пробега. И управлять тягой удобнее, поскольку ее максимальное значение у шкодовского мотора (250 Н.м) достигается в диапазоне 1500–3500 об/мин, в то время как двигатель Икс-Трейла выдает предельные 233 Н.м на 4000 об/мин.

На самом деле всегда сложно однозначно говорить о том, сколько должно быть сил под капотом, чтобы уверенно чувствовать себя в городе. По большому счету, если двигатель позволяет разгоняться до сотни быстрее, чем за 11–12 секунд, этого вполне достаточно для поездок по мегаполису: такая динамика разгона вполне достаточна для того, чтобы смело встраиваться в поток, выезжая на оживленную трассу, или резко ускоряться на выезде с дворовой территории или при разъезде на перекрестке.

В принципе, даже внушительные внедорожники не особо нуждаются в моторах мощностью более 250 сил — тем паче, что эта цифра определяет границу финансового комфорта, выше которой начинается существенная налоговая нагрузка на владельца. А если говорить о менее крупном формате, то для небольших машин (до гольф-класса включительно) вполне достаточно мотора в 100–130 сил; седаны среднего класса и компактные паркетники могут довольствоваться двигателями 150–180 л. с., а среднеразмерным кроссоверам за глаза хватит мощности порядка 200 сил.

Текст: Нина Буже

Сколько Ватт нужно для освещения комнаты

Чтобы правильно подобрать светильник для помещения необходимо знать рекомендуемое оптимальное соотношение мощности ламп к количеству квадратных метров освещаемой площади. Если в большое помещение Вы повесите люстру с недостаточным количеством ватт, то помещение может оказаться в постоянном полумраке не зависимо от времени суток и времени года. А если наоборот количество Ватт будет слишком большим для освещаемого помещения то, отражаемый от поверхностей свет будет казаться слишком ярким от чего может возникать резь в глазах и их быстрое уставание.

Дизайнеры рекомендуют ориентироваться на среднюю норму согласно которой одному квадратному метру помещения должно соответствовать 20W мощности осветительного прибора. Однако сразу стоит оговориться, что эта цифра меняется в зависимости от назначения помещения (кухня, столовая, спальная, коридор, нежилое помещение), от использованных цветов и материалов в оформлении интерьера помещения, а также от высоты потолков в помещении.

Интернет-магазин люстр Twolamps.ru предлагает покупателям воспользоваться следующей таблицей для определения необходимого количества Ватт в расчете на 1 квадратный метро помещения:

Уровень освещенности	Тип лампы	Вт/м2
Приглушенный свет	Лампа накаливания	10
	Галогенная лампа	7
	Энергосберегающая	2
Средний свет	Лампа накаливания	15
	Галогенная лампа	10
	Энергосберегающая	3
Яркий свет	Лампа накаливания	20
	Галогенная лампа	13
	Энергосберегающая	4

Чтобы вычислить количество Ватт, необходимых для создания комфортного освещения в помещении, нужно умножить площадь помещения на количество Ватт из строчки таблицы, соответствующей типу освещения и используемым лампам.

Если в результате проведения вычислений у Вас получится число, исходя из которого невозможно вычислить без остатка количество ламп, например, 217 Ватт, то специалисты рекомендуют округлять получаемую мощность в большую сторону.

Таким образом, если плафоны у светильника рассчитаны на 60 Ватт, то 217/60 = 3,61. Это значит, что Вы можете смело покупать светильник с четырьмя плафонами по 60 Ватт каждый и этой мощности хватит для освещения Вашего помещения.

Стоит иметь в виду, что приведенная таблица подходит для вычисления необходимой мощности светильника в помещениях с высотой потолков до 3 метров и в светлых интерьерах, то есть выполненных без преобладания темных оттенков.

В случае если высота потолокв в помещении превышает 3 метра, необходимо получившееся общее количество Ватт умножить на 1,5.

В случае если в помещении преобладают темные оттенки и матовые поверхности, расчет становится ненадежным и в этом случае лучше либо брать светильник сразу с большим запасом мощности, либо эксперементировать с несколькими светильниками различных мощностей.

При выборе светильника также обратите внимание на абажюр. Если Вы выбираете светильник с очень плотными и темными абажюрами, насыщенный свет из которого распростаняется только в одну сторону, то приведенная выше таблица будет неактуальна для такой модели светильника.

Очень важно при покупке светильника знать лампу в сколько ватт можно ввернуть в плафон. Дело в том, что все плафоны имеют ограничение по мощности. И если вы покупаете люстру с четырьмы плафонами каждоый по 40 Ватт, то максимум мощности на который Вы можете рассчитывать с такой люстрой – это 4 плафона х 40 Ватт = 160 Ватт.

В завершение еще один совет – не обязательно пытаться обеспечить всю необходимую освещен- ность помещения всего лишь одним светильником. Старайтесь использовать дополнительные к основному источники освещения — настенные светильники, торшеры, напольные лампы. Такой подход позволит Вам управлять уровнем освещенности помещения и даст свободу расставлять световые акценты именно в тех местах интерьера, где Вы этого желаете.

мощность, тип и количество светодиодов, цвет, ширина и IP ленты.

Как выбрать светодиодную ленту и не запутаться в ваттах, вольтах, амперах и IP? В прошлой статье мы рассказали, как подобрать нужную светодиодную ленту для освещения вашего дома, квартиры. А именно — узнали 3 важных момента при выборе ленты и разобрались с напряжением питания, необходимым для работы ленты.

Давайте продолжим выбирать светодиодную ленту? Сегодня мы более подробно изучим такие характеристики, как: мощность ленты, световой поток, тип светодиода, ширина ленты, цвет — и узнаем, как во всем этом не запутаться и определить нужные для себя показатели.

Мощность ленты

Одна из главных характеристик при выборе светодиодной ленты – это потребляемая мощность, которая напрямую связана со световым потоком. Проще говоря, чем выше мощность ленты, тем она ярче.

Мощность указывается для отрезка ленты в 1 метр. Благодаря этому удобнее рассчитать итоговое потребление электроэнергии и подобрать блок питания.

Светодиодные ленты с потребляемой мощностью 4,8Вт/м, 9,6Вт/м считаются маломощными. Их световой поток небольшой; как правило, их не используют в качестве основного источника света, а только как декоративную подсветку. Малая мощность ведет к малому нагреву, что хорошо сказывается на увеличении срока службы.

Светодиодные ленты с мощность 14,4 Вт/м и выше обладают более мощным световым потоком. Но и нагреваются они больше, поэтому с ними нужно использовать алюминиевый профиль — это обеспечит рассеивание тепла и предотвратит деградацию светодиодов.

Световой поток

На бытовом уровне можно сказать, что световой поток отражает яркость ленты. Световой поток (измеряемый в люменах) указывается из расчета на 1 метр ленты. Эта величина напрямую зависит от потребляемой мощности (Вт/м) светодиодной ленты, а также силы светового потока каждого светодиода, количества светодиодов на 1 метре и типа светодиода.

Тип светодиода

Светодиоды на лентах имеют различную маркировку, например, SMD3528, SMD5050, SMD2835, SMD3014. Расшифровывается это следующим образом. SMD — аббревиатура от surface mounted device, что в переводе с английского означает «прибор, монтируемый на поверхность». А цифра — это размер диода.

Например, обозначение SMD 3528 означает диод с размером 3,5 х 2,8 мм, а SMD 5050, соответственно, с размером 5 х 5 мм.

Количество светодиодов

Ещё один параметр, по которому различаются светодиодные ленты, — это количество светодиодов. Плотность их расположения указывается из расчета на 1 метр. Соответственно, чем их больше, тем более плотен поток света, и тем выше яркость свечения ленты при прочих равных. Светодиоды могут идти как в один, так и в два ряда.

Существуют ленты с 30 диодами на одном метре; они обозначаются 30д/м. 60д/м — это 60 диодов на одном метре. Далее следуют такие варианты как 120д/м, 168д/м и 240д/м.

Ширина ленты

В зависимости от размера чипа светодиода различается и ширина самой ленты, на которой он размещается. Это связано с конструкцией токопроводящей схемы подложки, которая обеспечивает подачу тока на светодиод.

Встречается ширина подложки 8 мм, 10 мм, 12 мм, 20 мм и 30 мм. Это важный момент при выборе ленты, потому что в зависимости от этого выбирается и размер алюминиевого профиля (о нём — ниже).

Тип защиты IP

Класс пыле- и влагозащиты — очень важный параметр для безопасной и долговечной службы ленты.

Светодиодные ленты класса IP20 предназначены для использования в сухих помещениях. Такая открытая лента обладает минимальной защитой от пыли и совершенно не защищена от влаги.

Светодиодные ленты класса пылевлагозащиты IP65 не так боятся пыли и воды, их можно использовать на открытых пространствах и во влажных помещениях. Но следует учитывать, что лента защищена только со стороны расположения светодиодов, и в воду её опускать нельзя.

А вот светодиодные ленты с классом пылевлагозащиты IP67 полностью одеты в защитный прозрачный кожух и выдерживают погружение в воду до 1 метра. Правда, здесь надо учитывать время погружения и состав воды. Длительное пребывание ленты в водной среде, где присутствует соль или посторонние агрессивные примеси, может привести к выходу её из строя.

Подробнее о классе защиты можно прочитать в нашей статье.

Выбор цвета и цветовая температура

И, наконец, не менее важный эстетический момент — цвет, которым светится лента. Он может быть белым, красным, синим и так далее. Самый популярный цвет, конечно, белый, который, в свою очередь, подразделяется на теплый и холодный.

Теплый белый соответствует температуре 3000 К. Как правило, это теплый желтоватый оттенок солнечного света. Светодиодная лента с такой температурой цвета обеспечивает мягкий свет, который успокаивает и позволяет расслабиться. Поэтому она будет более уместна при использовании в жилых помещениях, например, в спальне.

Но, поскольку такой цвет располагает к отдыху, его не рекомендуют использовать в рабочих помещениях, на производстве, в офисах и местах общественного пользования.

Холодный белый соответствует температуре 6500 К. Он используется в местах, где требуется концентрация внимания и четкое восприятие деталей; хорошо подойдет для складских и рабочих помещений, поликлиник и больниц.

Такой цвет свечения не рекомендуется использовать для подсветки спален, так как при нём трудно расслабиться. Холодный белый также не рекомендован для подсветки зеркал — в таком свете кожа будет выглядеть неестественно.

Также могут встречаться ленты с другой цветовой температурой, например, 4000 и 5000 К. Свет 4000 К ассоциируется с дневным белым светом; он подходит для интерьерного освещения гостиных и прихожих, а также для подсветки зеркал и ванной комнаты. Незаменим и он в качестве кухонной подсветки.

Цветовая температура 5000 К соответствует солнечному свету в полдень. Чистый белый цвет без оттенков позволяет повысить концентрацию внимания и потому часто применяется офисах и на производстве, используется в качестве интерьерного освещения.

Подробнее о цветовой температуре и рекомендациях по её выбору — в этой статье

Сегодня мы познакомились с такими характеристиками, как мощность ленты, световой поток, тип светодиода, ширина ленты, цвет — и узнали, как во всем этом не запутаться.

В следующей статье определимся с профилем, узнаем об особенностях монтажа в зависимости от длины ленты и получим рекомендации специалиста.

Расчет светодиодного освещения : Методика

При обустройстве практически любого помещения одним из главных задач является организация грамотного освещения. Правильно подобрав необходимую мощность и количество светильников, можно обеспечить не только приятную успокаивающую атмосферу жилых помещений, но и повысить продуктивность в офисах и рабочих кабинетах.

В случаях когда в качестве источников искусственного света используются обыкновенные традиционные лампочки накалывания, подобрать их в нужном количестве и мощностях довольно легко. Однако, если речь идет о более современном и экономичном светодиодном освещении, то привычные способы расчета становятся непригодными.

Но, несмотря на характерные особенности и совершенно новые алгоритмы методика светодиодного освещения на практике не так сложна как это может показаться на первый взгляд.

Следуя нескольким простым правилам можно самостоятельно рассчитать необходимую мощность и количество светодиодных ламп и светильником для каждого помещения.

Светодиодные лампы – светодиодные лампы расчет освещенности

Сегодня каждый интернет магазин светотехники в Москве предлагает покупателям довольно широкий ассортимент светодиодных устройств – от простых лампочек со стандартным типом цоколя, до декоративных светильников и ультратонких панелей.

Наибольшим спросом пользуются светодиодные лампочки, которыми все чаще заменяются как обыкновенные лампы накалывания, так и более передовые люминесцентные и галогенные аналоги, что, впрочем, неудивительно, ведь наименьшую потребляемую мощность при одинаковой силе света имеют именно светодиодные устройства.

Так, например, на замену ламе накалывания мощностью в 100Вт идеально подойдет светодиодная модель в 12-13ВТ, тогда как при выборе люминесцентной лампе мощность должна составлять как минимум 30ВТ. Однако, выбирать светодиодные лампы ориентируясь лишь на такой расчет не совсем верно.

Для организации освещения помещений стандартного типа (квадратные, прямоугольные) можно ориентировать на классическую таблицу расчета мощности (см.табл.1):

Тип помещения	Мощность светодиодных ламп (ВТ) на 10 м2
Гостиная, ванная	30
Спальня, прихожая, коридор	20
Кухня	40
Детская	50
Подсобные помещения	10

Ну а для более точного расчета необходимого уровня освещенности в помещениях с нестандартными формами и разной высотой потолка целесообразно использовать систему двухэтапного расчета:

Этап 1

Величину светового потока для освещения конкретного помещения можно рассчитать по довольно простой формуле X*Y*Z где:

X – стандартно принятая норма освещенности в Люксах (Лк)
Y – площадь помещения (м2)
Z – коэффициента на высоту потолков, который при высоте
до 2.7м =1
от 2.7 до 3м = 1.2
от 3 до 3.5 = 1.5
от 3.5 до 5.5 = 2

Что же касается норм освещенности, то данные показатели можно взять из таблицы. 2:

Таким образом, например, для освещения жилой комнаты площадью в 20 м2 и высотой потолков в 3 м понадобится световой поток в 150 * 20 * 1.5 = 4500 Лм.

Этап 2

Зная необходимую величину светового потока можно с легкостью определить количество необходимых светодиодных ламп. Световой поток каждой лампочки указан в ее технических характеристиках.

Для примера можно выбрать лампочки мощностью в 12 и 14 Вт величина светового потока которых равна 1100 и 1250 Лм. Таким образом в нашем примере понадобятся 3 лампочки в 12 и одна в 14 ВТ.

При желании конечно же можно подобрать и множество других комплектаций с номинальной мощностью в 4500 Лм, тем более, что сегодня вопрос какой мощности могут быть лед лампы уже не актуален, ведь на рынке можно найти устройства любых мощностей.

Однако следует учесть, что выбирая устройства с более низкой мощностью и, как следствие, с низкими световым потоком, номинальную величину следует увеличить.

Такова основная методика основного светодиодного освещения. Однако, зачастую, помимо основных устройств в освещении используются также и декоративные элементы, для которых используются уже иные расчеты.

Среди таких элементов особое место занимают светодиодные ленты, использование которых является одним из самых популярных методов организации декоративного освещения.

Светодиодная лента – выбираем по величине светоотдачи

В отличие от светодиодных ламп, светильников, панелей и прочих устройств обеспечивающих основное освещение, диодные ленты предназначены для декоративной подсветки.

Именно по этой причине методика расчета светодиодного освещения для светодиодных лент существенно отличается от стандартных способов расчета необходимой мощности и количества основных устройств освещения.

Норма освещения на 1 кв м в квартире для светодиодной ленты определяется исходя их нескольких ее характеристик.

Во-первых, количество необходимых устройств определяется в метрах. При этом, при одинаковой длине диодные ленты могут иметь различную интенсивность светового потока, которая и является решающим параметром при выборе конкретного устройства.

Зная сколько светодиодов определенного типа установлены на протяжении 1 метра ленты можно самостоятельно определить интенсивность светового потока (Лм), и выбрать модель нужной яркости.

Впрочем, тратить время на расчеты вряд ли придется, ведь данный параметр всегда указывается самим производителем.

Во-вторых, светодиодная лента чаще используется для дополнительной декоративной подсветки, а значит ее мощность должна быть значительно ниже основных устройств освещения, во избежание “конкуренции”.

Конечно же, в продаже можно найти и сверхъяркие устройства с мощными светодиодами, которые вполне могут обеспечить основное освещение, однако используются они уже для подсветки фасадов, рекламных щитов и витрин.

В закрытых же жилых помещениях с подсветкой вполне справятся и модели мощностью от 6.5 до 20-24Вт.

Таким образом, можно отметить, что методика расчета светодиодного освещения хоть и существенно отличается от привычных способов и имеет ряд специфических особенностей, она все же не так сложна как может показаться новым пользователям светодиодных устройств.

Ну а единожды подсчитав необходимую мощность и количество диодных устройств можно получить надежную систему освещения на долгие годы.

А выбрать и купить светодиодные лампы и ленты в Москве можно прямо сейчас. Наш интернет магазин светодиодного освещения предлагает своим покупателям самую качественную светодиодную продукцию по самым выгодным в Москве ценам.

Энергия против мощности — Energy Education

Рис. 1. Для подъема ящика требуется определенное количество энергии , независимо от того, как быстро ящик поднимается. Более быстрый подъем изменит количество энергии , но не количество энергии . ^[1]

Energy и power тесно связаны, но не являются одними и теми же физическими величинами. Энергия — это способность вызывать изменения; power — это скорость перемещения или использования энергии.

Энергия

основная статья

Энергия — это способность создавать изменения, например, создание движения.Задачи (например, поднятие ящика) требуют определенного количества энергии для выполнения. Батарея будет удерживать определенное количество энергии; то же самое будет с определенным количеством топлива, например с едой.

Базовая единица энергии — джоуль. Это означает, что такая задача, как поднятие ящика на рисунке 1, требует определенного количества джоулей независимо от того, как быстро ящик поднимается.

Мощность

основная статья

Мощность — это скорость использования или передачи энергии. Мощность — это количество энергии, деленное на время, необходимое для ее использования.Единица измерения — ватт, который представляет собой один джоуль в секунду потребляемой энергии. Циркулярная пила потребляет определенное количество энергии для работы, и от того, как быстро энергия потребляется от батареи, зависит, как долго ее сохраненной энергии хватит.

[математика] P = \ frac {\ Delta E_ {sys}} {\ Delta t} [/ math]

• P — средняя выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт)
• ΔE _sys — чистое изменение энергии системы в джоулях (Дж), также известное как работа.
• Δ t — это продолжительность — сколько времени занимает потребление энергии — измеряется в секундах (с)

Умножение значения мощности на период времени, в течение которого она используется, дает величину энергия . Вот почему киловатт — это единица мощности, а киловатт-час (1 киловатт на 1 час) — это единица энергии.

Задачи (например, подъем ящика) требуют определенного количества энергии (определенного количества джоулей), но чем быстрее выполняется задача (чем меньше Δ т ), тем больше энергии требуется (больше ватт) .

Двигатели и бензобаки

Двигатель автомобиля определяет, какую мощность он может выдать (это механическая мощность, часто измеряемая в лошадиных силах, в отличие от тепловой мощности, которая показывает, насколько быстро он сжигает бензин), а количество бензина в бензобаке определяет, сколько энергии двигатель имеет в своем распоряжении. Чем больше количество бензина, тем дольше двигатель может работать без истощения энергии. Чем больше мощности использует двигатель (например, при быстрой езде или увеличении оборотов двигателя для быстрого ускорения), тем меньше времени хватит на химическую энергию, доступную в бензине.Вот страница о приемах повышения экономии топлива.

Конденсаторы и батареи

Конденсаторы

часто имеют немного энергии, которая может быть разряжена довольно быстро. Это короткое время означает, что они могут иметь довольно высокую мощность даже при небольшом количестве накопленной энергии (например, это полезно для вспышек фотоаппарата). Батареи, с другой стороны, содержат гораздо больше энергии, чем конденсатор, но разряжают эту энергию гораздо медленнее, что означает, что они имеют меньшую выходную мощность.

Аналогия с емкостями для воды

Рисунок 2. Кружка с надписью «Power» имеет больший показатель. В кружке с надписью «Энергия» больше воды. Это изображение показывает, чем отличаются энергия и мощность. Оба имеют воду и расход. ^[2]

На рис. 2 показана кружка с небольшим количеством воды, наливаемая быстро, и кувшин с большим количеством воды, налитый медленнее. Кружка подает больше воды за заданный промежуток времени, но общее количество доставленной воды будет меньше, чем из кувшина.Аналогия в том, что кружка имеет большую мощность, но меньшую энергию. Кувшин выделяет меньшее количество жидкости в течение более длительного периода времени. Аналогия продолжается с кувшином, имеющим меньшую выходную мощность, но большую энергию. Кружка очень быстро высвобождает всю свою воду (энергию). И наоборот, кувшин вмещает гораздо больше воды (энергии), даже если он не теряет ее быстро.

Список литературы

Что такое единица измерения мощности?

Обновлено 15 декабря 2020 г.

Крис Дезил

Физики используют повседневные слова, казалось бы, странным и очень специфическим образом.Для физика работа ( W ) — это не то, чем вы занимаетесь с девяти до пяти по будням. Это произведение силы ( F ), приложенной к объекту, на расстояние ( d ), на которое объект перемещается в результате этой силы.

W = Fd

Если объект не двигается, работа не выполняется. Попробуйте объяснить это мужчине, который пытается вытолкнуть вашу машину из канавы, но ему не удается заставить ее двигаться.

Физики также используют слово «мощность» ( P ) определенным образом.Для них сила — это не то, что вы получаете, плотно позавтракав. Это время ( t ), необходимое для выполнения определенного объема работы. Уравнение мощности:

P = \ frac {W} {t}

Другими словами, мощность — это скорость выполнения работы. Это также скорость передачи тепла и электроэнергии. При изучении электричества формула мощности выглядит так:

P = VI

, где В, — это напряжение в цепи, а I — это ток, протекающий по этой цепи.

Знание того, что слово «мощность» означает для физиков, поможет вам понять единицы мощности. В системе СИ (метрическая) единицами измерения являются ватты. При измерении в имперской системе единицы измерения — фут-фунты в секунду или лошадиные силы. Одна лошадиная сила равна 550 фут-фунтам в секунду.

Вт — единицы мощности в системе СИ

Система СИ (международная система), также известная как метрическая система, имеет всего семь базовых единиц. Все остальные единицы являются производными от них.В системе СИ длина измеряется в метрах, масса — в килограммах, а время — в секундах. Сила равна массе, умноженной на ускорение (из второго закона Ньютона), поэтому единицы измерения — кг-м / с ² . Это означает, что единицы работы кг-м ² / с ² . Вместо того, чтобы использовать эти единицы в каждом вычислении, что было бы громоздко, ученые определяют джоуль (Дж) (названный в честь физика Джеймса Прескотта Джоуля) как 1 кг-м ² / с ² . Джоуль также является единицей энергии в системе СИ, хотя при измерении в сантиметрах и граммах принято использовать эрги.3

Что такое мощность в лошадиных силах?

Если вам нравятся автомобили, вы знаете, что номинальная мощность автомобильных двигателей всегда указывается в лошадиных силах. Это означает, что лошадиные силы — это тоже единица мощности, но откуда она взялась и почему до сих пор используется?

Оказывается, никто иной, как Джеймс Ватт, не является человеком, ответственным за эту единицу мощности. Чтобы продать свои паровые машины, он должен был оценить объем работы, которую они могли выполнить за определенное время. Он создал единицу, основанную на том, сколько работы может сделать одна пони в яме.В то время было хорошо известно, что одна пони могла поднять 220 фунтов угля вверх по 100-футовой шахте за одну минуту. Это соответствует 22 000 фут-фунт / мин. Затем он ошибочно предположил, что обычная лошадь может выполнять на 50% больше работы, и произвольно определил мощность как 33000 фут-фунт / мин, что равно 550 фут-фунт / с. В единицах СИ это 745,7 Вт.

В качестве единицы мощности лошадиные силы обычно резервируются для двигателей и — иногда — охлаждающей способности кондиционера. Почему мы до сих пор его используем? Вероятно, по той же причине, по которой люди в некоторых странах, включая США, до сих пор используют имперскую систему измерения: привычка.

Power — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

Введение

Мощность — это скорость выполнения работы или скорость, с которой энергия передается из одного места в другое или преобразуется из одного типа в другой.

P = Fv cos θ	P = F · v

Сила некоторых вещей

мощность (Вт)	устройство, явление, процесс, событие
	гамма-всплеск
3.6 × 10 39	типичный квазар
3,6 × 10 26	Солнце
1,25 × 10 15	Самый мощный лазер, 1999 г. (Петаватт)
1,07 × 10 15	Самый мощный лазер, 2017 г. (LFEX)
1,3 × 10 13	общее потребление человеком в мире
3.2 × 10 12	общее потребление человеком, США
1,2 × 10 10	Шаттл при запуске
10 9 ~ 10 10	крупная коммерческая электростанция
4,700,000	самый мощный тепловоз (GE AC6000 CW)
2 610 000	Самый мощный грузовик (Komatsu 980E-4)
1,800,000	Самый мощный радиопередатчик (VLF Cutler, Maine)
1,550,000	Самый мощный автомобиль (Араш АФ10)
10 000	Паровая машина Ватта 1778 г.
746	1 л.с.
100	человек, в среднем
1	1 ватт
0.293	1 БТЕ / ч
10 −5	человек, звуки, издаваемые при нормальной речи

шт.

Исходя из основного определения…

любые единицы работы (или энергии) и время могут быть использованы для выработки единицы мощности. В Международной системе для этого используются джоули [Дж] и секунды [с] соответственно.

⎡ ⎢ ⎣	Вт =	Дж	⎤ ⎥ ⎦
		с

Джоуль в секунду называется ватт [Вт] в честь шотландского инженера-механика Джеймса Ватта.Ватт наиболее известен тем, что изобрел улучшенный паровой двигатель примерно в 1770 году, и немного менее известен тем, что вскоре после этого изобрел концепцию мощности. Мощность была новым способом сравнить его двигатели с машинами, которые они должны были заменить — лошадьми. (Подробнее об этом позже.)

Watt не думали бы о мощности так же, как мы сегодня. Концепция энергии была изобретена только после его смерти. Для него сила была продуктом силы и скорости.

P = Fv

Конечно, единицы измерения в системе СИ работают точно так же.Напомним, что джоуль — это произведение ньютона на метр.

⎡ ⎢ ⎣	Вт =	Дж	=	Н м	= Н м / с	⎤ ⎥ ⎦
		с		с

Но, конечно, Ватт не использовал систему СИ или даже ее предшественницу, метрическую систему. До 1795 года не было килограммов. Ньютон не становился единицей до 1948 года.Когда Ватт был жив, в мире единиц джоулей не было, потому что, по сути, в мире людей не было джоулей. (Джеймсу Джоулю было восемь месяцев, когда умер Джеймс Ватт.)

Джеймс Ватт использовал фунты для силы и различные английские единицы для скорости — дюймы в секунду, футы в минуту, мили в час и т. Д.

• Киловатт-час — это единица энергии, используемая коммунальными предприятиями.
• Британские тепловые единицы в час (часто ошибочно сокращается до британских тепловых единиц) — это единица измерения мощности, используемая в сфере отопления, вентиляции и охлаждения (HVAC).
• Лошадиная сила — это единица мощности, достаточная для подъема 33000 фунтов на 1 фут каждую 1 минуту (550 фунтов, 1 фут, 1 секунду), что эквивалентно примерно 745,70 Вт.
• https://www.google.com/search?q=33000+lbf*1+foot/1+minute

лошадиных сил и

лошадиных сил

Джеймс Ватт был шотландским инженером-механиком, наиболее известным своими усовершенствованиями в конструкции паровых двигателей. Хотя считается, что Томас Ньюкомен изобрел паровой двигатель примерно в 1698 году, усовершенствованная конструкция Ватта, запатентованная в 1769 году, стала отраслевым стандартом, приведшим в действие Промышленную революцию в Великобритании и других странах.

Один из первых коммерческих двигателей, построенных Watt, был продан медному руднику в Корнуолле, регионе Англии, где уголь был дорогим. Ватт руководил строительством специально построенных паровых двигателей на шахтах, а затем взимал лицензионный сбор, равный части денег, сэкономленных за счет перехода на его улучшенную конструкцию.

Двигатели

Newcomen и Watt являются примерами поршневых двигателей . То же самое с двигателями большинства легковых и грузовых автомобилей. Пар нагнетается в вертикальный цилиндр, приводя поршень вверх.Пар конденсируется, и атмосферное давление опускает поршень. В двигателе с более чем одним цилиндром, когда один из поршней движется вверх, другой движется вниз. Движение одного возвратно-поступательно движением другого. (Странно, но поршневой двигатель даже с одним цилиндром до сих пор называют поршневым двигателем.) Поршни Ватта изначально были прикреплены к качающейся балке, которая идеально подходила для привода подъемного насоса. Это классический старинный насос с ручкой, который наверняка видел каждый — по крайней мере на фотографиях, если не лично.Более поздние механические дополнения позволили Ватту преобразовать возвратно-поступательное движение балки во вращательное движение оси. Это открыло для паровой машины новые возможности.

Самым сильным конкурентом паровой машины на момент ее изобретения была лошадь. Одним из наиболее оригинальных способов использования силы лошади была конная мельница (также известная как конский джин) — конструкция с большими спицами и осью, похожая на колесо телеги без обода, которое можно было вращать в горизонтальном направлении.Лошадей пристегивали к концам спиц (от четырех до шести за раз, для больших применений) и заставляли ходить по кругу вокруг центрального приводного вала в течение нескольких часов. Эквивалент конной мельницы, приводимый в движение человеком, называется беговой дорожкой. Беговые дорожки 18-го века совсем не походили на тренажеры, впервые продаваемые в 20-м веке. Конные мельницы и беговые дорожки были доиндустриальными машинами для выполнения работы — не абстрактной математической работой силы, умноженной на смещение, а настоящим каторжным трудом.

Гравюра конной мельницы (1624)

Гравюра конной мельницы (1851 г.)

Чтобы Ватт взимал лицензионный сбор за свои «вращающиеся» паровые машины, ему требовался экономический эквивалент — то, с чем он мог бы их сравнить. Лошади были естественным выбором, но сколько работы делает лошадь? Работа даже не подходящая концепция. Одна лошадь может сделать столько работы, но две лошади сделают это в два раза быстрее. Важен не объем работы, которую выполняет лошадь, а скорость, с которой она ее выполняет.

Ватт идентифицировал пивоварню Whitbread в Лондоне как потенциального клиента. По оценкам, крупные лондонские пивоварни, такие как Whitbread’s, использовали в среднем 20 лошадей одновременно. Лошадей Уитбреда привязали к мельнице по шесть ремней и заставили ходить по кругу диаметром 24 фута 144 раза в час, измельчая солодовый ячмень в порошок с силой 180 фунтов. Полученное число было округлено до двух значащих цифр для удобства.

п. =	Fv
п. =	F ∆ с / ∆ т = F ( n 2π r / т )
п. =	(180 фунтов) (144 × 2π × 12 футов) / (60 мин)
п. =	32 572.03263… фунт-фут / мин
п. =	33000 фунт-фут / мин

До того, как мистер Ватт применил паровую машину для создания вращательного движения, на крупных мануфактурах королевства мельницы приводились в движение с помощью воды, ветра или лошадей; а последние в течение многих лет почти исключительно работали на пивоварнях и ликероводочных заводах мегаполиса. Поэтому для того, кто хотел заменить мощность лошадей мощностью пара, было естественно указать число последних, которому новая мощность при данных условиях будет эквивалентна; и вполне вероятно, что Боултон и Ватт чувствовали, что такой способ сравнения будет более понятным для обычных опасений, чем более точная и научная формула.Он давал мощность двигателя, выраженную в числах, из которых единиц обычной лошадиной силы — это единица ….

Бултон и Ватт, однако, не оставили вопрос в состоянии, которое в любом случае можно было бы считать неправильным, но придали ему всю точность, которая может потребоваться, когда, исходя из результатов экспериментов, проведенных с использованием сильных лошадей, лондонские пивовары приняли за стандарт лошадиных сил единиц силы, способной поднять 33 000 либов.один фут в минуту ; и это, без сомнения, должно было включать допуск мощности, достаточно достаточный, чтобы покрыть обычные вариации силы лошадей и другие обстоятельства, которые могут повлиять на точность результата.

Олинтус Грегори, 1809

физиология

Сила различных видов человеческой деятельности

Источник: Physics of the Body (платная ссылка)

мощность (Вт)	активность
800	играет в баскетбол
700	на велосипеде (21 км / ч)
685	подъем по лестнице (116 ступенек / мин)
545	на коньках (15 км / ч)
475	плавание (1.6 км / ч)
440	играет в теннис
400	на велосипеде (15 км / ч)
265	ходьба (5 км / ч)
210	сидит с сосредоточенным вниманием
125	стоя в состоянии покоя
120	сидя в состоянии покоя
83	спящий

Энергия различных органов человека

Источник: Physics of the Body (платная ссылка)

орган	масса (кг)	мощность (Вт)	Плотность мощности (Вт / кг)	% от общего количества
печень и селезенка		23		27
мозг	1.40	16	11	19
скелетные мышцы	28,00	15	0,55	18
почки	0,30	9,1	30	10
сердце	0,32	5,6	17	7
остаток		16		19
всего	65	85		100

Электричество и энергия в освещении (Дж, кВт, кВтч, лм / Вт)

Вас интересует энергоэффективное решение для освещения вашей организации, бизнеса или объекта?

Выбор наиболее эффективного освещения начинается с глубокого понимания терминологии в области энергетики, связанной с электричеством.Вам необходимо знать четыре основных показателя: Дж, , Вт, , Вт, и Люмен / Вт, . Ниже мы разберем их по одному.

1. Джоули (Дж): Джоули — это единица Международной системы единиц СИ (Международная система единиц) для энергии . Они определены как 1 Джоуль = 1 кг · м2 / с2. Если вас интересует энергоэффективность освещения, то на самом деле вы пытаетесь минимизировать общее количество потребляемых Джоулей, одновременно увеличивая эффективную светоотдачу.

2. Ватт (Вт) и Киловатт (кВт) : Ватты — это единица СИ для мощности . Киловатты эквивалентны 1000 Вт и являются наиболее часто используемой единицей электрической мощности. В целом мощность определяется как энергия во времени. Ватт определяется как 1 Вт = 1 Джоуль в секунду (1 Вт = 1 Дж / с), что означает, что 1 кВт = 1000 Дж / с. Ватт — это количество энергии (в джоулях), которое электрическое устройство (например, свет) сжигает за секунду своей работы.Таким образом, лампочка мощностью 60 Вт сжигает 60 Джоулей энергии каждую секунду, когда она включена. Взамен вы получаете определенное количество света, также известное как яркость. Подробнее о яркости и еще более важном измерении (фут-свечей) читайте здесь.

Пример: Если в комнате одновременно работают сто лампочек мощностью 40 Вт, вы используете 4000 Вт (4000 Джоулей в секунду). Представьте себе такое же (или лучшее) качество освещения, используя вместо этого сто ламп мощностью 5 Вт. Теперь вы сжигаете всего 500 Вт. Это всего на 12,5% больше энергии, чем вы использовали раньше; экономия 87,5%!

Вт — важная часть разработки критериев вашего проекта и продукта — узнайте больше здесь!

3. Ватт-часы (Втч) и Киловатт-часы (кВтч) : Представьте, что ваша лампа на 60 Вт работает целый час. Введите новый, иногда сбивающий с толку термин «Ватт-часы». Поскольку вы использовали лампу мощностью 60 Вт в течение 1 часа, вы израсходовали 60 Вт-часов из энергии (не мощности).Если владелец большого здания (например, завода или объекта недвижимости) пытается минимизировать свой энергетический след, он хочет минимизировать количество ватт-часов, которые они сжигают в течение заданного 24-часового периода. Это то же самое, что сказать, что они хотят минимизировать количество потребляемых джоулей; это просто другая, более распространенная единица измерения. 1 ватт-час равен 3600 джоулей (3,6 кДж). Один киловатт-час равен 1000 ватт-часам и является наиболее распространенной единицей измерения потребления электроэнергии.

4. Люмен / Вт : Это единица измерения для термина, называемого световой эффективностью (вы можете подробнее прочитать об этом здесь). Световая отдача — это величина, которая описывает количество освещения (люмены), которое вы получаете при заданном количестве мощности (ваттах). При прочих равных, вы хотите максимизировать люмены, минимизируя при этом мощность, необходимую для их производства.

Для работы разных устройств требуется разное количество энергии. Кроме того, разные устройства излучают разное количество и качество света при заданной мощности.Другие важные соображения включают цену на готовую продукцию, срок службы и затраты на обслуживание / замену. Для более подробного обсуждения наиболее энергоэффективных решений по освещению посетите нас по адресу Stouch Lighting или воспользуйтесь нашим калькулятором рентабельности инвестиций . Мы готовы помочь!

Energy and Power Units: Basics

[pagebreak: Energy and Power Units: The Basics]

Если вы изучаете зеленые технологии, особенно возобновляемые источники энергии, вы не можете не натолкнуться на следующие утверждения:

• КЛЛ мощностью 26 Вт производит свет, эквивалентный Лампа накаливания мощностью 100 Вт.
• Энергетическая ценность галлона этанола варьируется от 75 700 БТЕ до 84 000 БТЕ.
• Toyota Prius Hybrid Synergy Drive включает в себя 67-сильный электродвигатель.

Но что такое ватты, БТЕ и лошадиные силы? Что они измеряют и как они относятся к возобновляемой энергии? Например, сколько ватт вырабатывает ветряная турбина и сколько домов будет на эту мощность? Сколько БТЕ требуется для обогрева среднего дома и сколько для этого требуется природного газа?

Прежде чем вы сможете ответить на такие вопросы, вы должны овладеть некоторыми основными понятиями и словарным запасом:

• Что такое энергия и мощность и как они соотносятся друг с другом?
• Какие стандартные единицы энергии и мощности используют ученые?
• Какие традиционные единицы измерения используются в промышленности и как они соотносятся со стандартными единицами измерения?
• Как различные блоки применимы к таким приложениям, как освещение, отопление и транспорт?

Этот отчет представляет собой краткий обзор энергии, мощности и единиц, используемых для их измерения.Но не волнуйтесь; это не физика в старших классах снова и снова. Это больше похоже на курс Берлитца по энергетике — достаточно, чтобы вы могли прочитать меню и, возможно, подслушать местных жителей.

Вот список содержания:

— Боб Беллман — внештатный писатель по технологиям и консультант по маркетингу.

[pagebreak: SI: Международная система единиц]

На протяжении веков ученые следовали разными путями, исследуя энергию и мощность. Таким образом, каждый вид энергии — электрическая, механическая, химическая, тепловая и ядерная — приобрел свою собственную систему измерения, и каждая отрасль, связанная с энергетикой, разработала свою собственную терминологию.Автосалоны говорят о лошадиных силах. Подрядчики HVAC устанавливают тонны и БТЕ. Электроэнергетика поставляет киловатт-часы. Ученые относятся к ньютонам и джоулям.

В 1960 году Международная система единиц (СИ) была получена из метрической системы, чтобы обеспечить стандартный словарь для всех физических вещей. СИ построена на семи основных единицах (см. Таблицу 1), из которых могут быть выведены все другие физические величины. В таблице 2 перечислены некоторые стандартные производные единицы. Например, ньютон (производная единица силы) определяется как один килограмм (базовая единица массы), ускоренный со скоростью один метр (базовая единица длины) в секунду (базовая единица времени) в квадрате.В таблице 3 перечислены некоторые стандартные префиксы, используемые для обозначения кратных и дробных единиц. Например, мегаватт (МВт) равен миллиону (10 ⁶ ) ватт; Милливатт (мВт) составляет одну тысячную (10 ^-3 ) ватта.

Отрасли, связанные с энергетикой, начинают использовать терминологию СИ, но традиционные термины все еще доминируют. Многие автомобильные компании теперь указывают мощность двигателя в киловаттах, но в скобках после номинальной мощности: 187 л.с. (140 кВт). Начиная с краткого руководства по энергии, мощности и силе, в следующих нескольких разделах рассматриваются единицы, наиболее часто используемые в приложениях возобновляемой энергии.

Таблица 1: Базовые единицы СИ

Таблица 2: Некоторые производные единицы СИ

Таблица 3: Некоторые множители СИ

[разрыв страницы: Энергия 101: Джоули, Ватты и Ньютоны]

Проще говоря, энергия — это емкость для выполнения работы ( W ) — все, от запуска автомобиля до обогрева дома и освещения комнаты. Многие формы работы предполагают преобразование энергии. Лампочка преобразует электрическую энергию в тепловую и световую. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию в тепловую и механическую.Динамо-машина превращает механическую энергию в тепловую и электрическую.

Решения в области возобновляемых источников энергии используют источники энергии, которые не будут исчерпаны этими преобразованиями, и сокращают потребление энергии, делая преобразования более эффективными. Фотоэлектрические (PV) панели вырабатывают электричество из солнечного света вместо сжигания невозобновляемых ископаемых видов топлива. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания, поскольку они преобразуют больше электричества в свет и меньше — в тепло.

Поскольку энергия и работа — две стороны одной медали, они измеряются в одних и тех же единицах. Единица измерения энергии / работы в системе СИ — джоулей (Дж), названная в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818 — 1889). Джоуль открыл связь между теплотой и механической работой, что привело к развитию законов термодинамики.

Один джоуль равен работе, совершаемой силой в один ньютон, перемещающей объект на один метр (Дж = Н · м). Это примерно столько энергии, сколько требуется, чтобы поднять небольшое яблоко на один метр против силы тяжести Земли.Один джоуль также равен энергии, необходимой для перемещения электрического заряда в один кулон через разность электрических потенциалов в один вольт (J = C · V).

Мощность (P) — это скорость передачи или преобразования энергии. Таким образом, мощность равна работе, разделенной на время (P = Вт / т). Единица мощности в системе СИ — Вт, (Вт), в честь шотландского изобретателя Джеймса Ватта (1736-1819). Усовершенствования Ватта в паровой машине помогли запустить промышленную революцию. По иронии судьбы, сам Ватт ввел термин «лошадиные силы», чтобы охарактеризовать преимущества своего парового двигателя.

Один ватт равен одному джоулю в секунду (Вт = Дж / с). Человек, поднимающийся по лестнице, работает с мощностью около 200 Вт. В электрических приложениях один ватт равен одному вольту, умноженному на один ампер (Вт = В · А). Лампы накаливания используют электрическую энергию в размере от 40 до 150 Вт.

Force редко упоминается в разговорах о возобновляемых источниках энергии, за исключением ненаучного смысла: «Высокая цена на бензин заставляет меня ходить на работу». Тем не менее, сила — важное понятие. Физики выделили четыре фундаментальных силы или взаимодействия: электромагнитная сила действует между электрическими зарядами, гравитационная сила действует между массами, а сильные и слабые силы удерживают вместе атомные ядра.Толчок и притяжение этих сил проявляются в виде энергии. Например, электромагнитная сила тянет электроны через проводник, создавая электрический ток. Гравитация тянет воду через турбины на гидроэлектростанции.

Единица силы в системе СИ — ньютон (Н), в честь английского физика сэра Исаака Ньютона (1643 — 1727). Многие считают, что Ньютон как личность оказал наибольшее влияние на историю науки, опередив даже Альберта Эйнштейна. Единица измерения Ньютон — это сила, которая ускоряет массу в один килограмм со скоростью один метр в секунду в квадрате (N = кг · м / с ² ).Сила земного притяжения на человека весом 70 кг (154 фунта) составляет около 686 ньютонов.

[pagebreak: Механическая энергия: фут-фунты и лошадиные силы]

Из всех форм энергии механическую энергию, вероятно, легче всего понять — просто попробуйте поднять тяжелый чемодан. Таким образом, традиционной единицей механической энергии является фут-фунт (фут-фунт), количество работы, необходимое для перемещения объекта весом один фунт на расстояние в один фут. Один фут-фунт равен примерно 1,36 Дж. Метрическая аналогия фут-фунта — ньютон-метр (Н · м).Один ньютон-метр равен одному джоуля.

Вероятно, наиболее знакомая единица механической мощности — лошадиных сил (л.с.), задуманная Джеймсом Ваттом в 1782 году, чтобы выставить свой паровой двигатель на фоне конкурентов. Ватт определил, что «идеальная» шахтная пони может поднять 33000-фунтовое ведро угля на один фут за одну минуту, и соответственно определил механическую мощность в лошадиных силах.

Хотя 33000 фут-фунт / мин звучит как много, мощность в лошадиных силах — относительно небольшая единица, равная примерно 746 Вт. Тостер-печь потребляет около 1000 Вт (1.3 л.с.), а на мощной газонокосилке только для того, чтобы раскрутить лезвие, требуется не менее 5 л.с. Четырехцилиндровый двигатель седана Honda Accord 2007 года выпуска развивает мощность 166 л.с. 12-цилиндровый двигатель нового Rolls-Royce Phantom выдает 453 л.с.

Greentech-компании решают проблемы механической энергии по нескольким направлениям. Биотопливо, гибридные бензиновые / электрические двигатели, подключаемые гибриды и другие технологии сокращают количество парниковых газов, образующихся при создании механической энергии. Они также помогают отучить автомобили и другую технику от ископаемого топлива.В гибридном двигателе Toyota Prius используется меньше бензина, чем в обычном двигателе, поскольку его мощность внутреннего сгорания составляет всего 76 л.с.

Исследование материалов еще больше снижает затраты на механическую энергию. Помните, работа равна весу, умноженному на расстояние. До 50 процентов Boeing 787 Dreamliner изготовлено из легких композитных материалов. Это, наряду с повышенным КПД двигателя, позволяет 787 использовать на 20 процентов меньше топлива, чем другие самолеты аналогичного размера.

[pagebreak: Электрическая энергия: вольты, амперы и киловатты]

Электрическая энергия менее интуитивна, чем механическая энергия, потому что она действует незаметно.Ближайшим аналогом подъема тяжелого чемодана является сила, которую вы чувствуете, когда играете с магнитами.

Электрическая энергия основана на притяжении и отталкивании заряженных частиц, т. Е. На электромагнитной силе. Сила зарядов и расстояние между частицами вместе создают разность электрических потенциалов или напряжение. В электрических приложениях напряжение тянет электроны через проводник, чтобы создать ток, в отличие от силы тяжести, тянущей молекулы воды по трубе.

Стандартная единица электрического заряда — кулон (Кл). Шарль-Огюстен де Кулон (1736–1806) был французским физиком, открывшим связь между электрическими зарядами, расстоянием и силой. Кулон — это количество заряда, переносимое током в один ампер за одну секунду (C = A · s), и это удивительно большая единица. Сила отталкивания между двумя зарядами +1 кулон, находящимися на расстоянии одного метра друг от друга, составляет 9 x 10 9 Н, или более миллиона тонн! Таким образом, заряд чаще всего измеряется в микро- или нанокулонах.

Стандартная единица электрического потенциала — вольт (В), в честь графа Алессандро Вольта (1745 — 1827), известного разработкой электрической батареи. Вольт эквивалентен одному джоулю энергии на кулон заряда (V = Дж / Кл). Бытовая электрическая сеть в США обычно составляет 110 В, хотя 220 В может использоваться для тяжелой бытовой техники. Обычный аккумулятор фонарика выдает 1,5 В, а мощность молнии может составлять около 100 МВ. Линии дальней связи работают от 110 до 1200 кВ.

Стандартная единица измерения электрического тока — ампер, (А), или ампер. Французский физик Андре-Мари Ампер (1775–1836) был одним из главных первооткрывателей электромагнетизма. Один ампер равен перемещению одного кулона заряда в секунду (A = C / s). Большинство бытовых цепей потребляют менее 15 А.

Большая часть электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива. Фотоэлектрические, ветряные турбины и другие технологии предлагают чистые возобновляемые альтернативы, но им предстоит пройти долгий путь, чтобы заменить существующие генерирующие установки.В 2006 году электростанции, работающие на ископаемом топливе, в США произвели 2874 миллиарда кВтч, а атомные станции — 787 миллиардов кВтч. Все вместе взятые возобновляемые источники энергии произвели 385 миллиардов киловатт-часов, что составляет менее 10 процентов от общего производства в США.

Отчасти проблема заключается в масштабе. Крупная электростанция, работающая на нефти, газе или угле, вырабатывает от 2 до 3 ГВт на полную мощность. Большинство концентрирующих солнечных установок вырабатывают десятки мегаватт, в то время как современная ветряная турбина вырабатывает около 3 МВт. Предлагаемому проекту Кейп-Уинд необходимо 130 турбин, чтобы обеспечить всего три четверти электроэнергии Кейп-Код.Типичная домашняя фотоэлектрическая система, подключенная к электросети, вырабатывает менее 6 кВт.

С другой стороны, доступно множество возобновляемых источников энергии, если мы просто сможем понять, как их использовать. Количество энергии солнечного света, падающего на один квадратный метр поверхности Земли, составляет примерно один кВт в секунду или 3600 кВт в час. Холодильники и тостеры потребляют от 1,0 до 1,5 кВт каждая. Лампы накаливания потребляют от 40 до 150 Вт, а КЛЛ излучают такое же количество света мощностью от 10 до 40 Вт.S. home потребляет около 1000 кВтч в месяц, малая часть солнечной энергии, которая попадает на его крышу.

[pagebreak: Тепловая энергия: БТЕ, калории и тонны]

Тепловая энергия — это содержание энергии в системе, связанное с повышением или понижением температуры объекта. Тепло — это поток тепловой энергии между двумя объектами, вызванный разницей в температуре. Возьмите чашку горячего кофе в холодный день, и вы ощутите действие тепловой энергии.

Британская тепловая единица (БТЕ или БТЕ) обычно используется для описания содержания энергии в топливе и мощности систем отопления и охлаждения.Одна БТЕ — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус Фаренгейта. Существует несколько различных определений BTU, основанных на начальной температуре воды, но в целом одна BTU равна примерно 1055 Дж, примерно 780 фут-фунтам и примерно 0,3 ватт-часам.

При сгорании химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию или тепло. Выход топочного мазута № 2 составляет около 138 000 БТЕ на галлон. Сжигание фунта угля дает около 15 000 БТЕ; сжигание кубического фута природного газа, около 1000 БТЕ.Для обогрева дома площадью 2 000 квадратных футов в Новой Англии требуется примерно 95 000 БТЕ / ч.

Одной из проблем, с которыми сталкиваются сторонники биотоплива, является более низкое энергосодержание этанола по сравнению с бензином. Галлон бензина содержит около 115 000 БТЕ, а галлон этанола — около 80 000 БТЕ. Таким образом, при сжигании этанола образуется меньше механической энергии, чем при сжигании бензина, и автомобили проезжают меньше миль на галлон. С топливом E10 (10 процентов этанола, 90 процентов бензина) сокращение пробега незначительно.С E85 (85 процентов этанола, 15 процентов бензина) водители видят сокращение пробега как минимум на 15 процентов. Некоторые автопроизводители устанавливают топливные баки большего размера, поэтому ассортимент их автомобилей с гибким топливом аналогичен бензиновым.

Другие единицы тепловой энергии включают калорийность, термик и квадрант. small или грамм калорий. (кал) — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия. большой или килограмм калорий (ккал) — это энергия, необходимая для повышения температуры одного килограмма воды на 1 ° C.Как и БТЕ, калорийность имеет разные значения в зависимости от начальной температуры воды. В среднем одна кал составляет около 4,18 Дж, а одна ккал — около 4,18 кДж или почти 4 БТЕ. Пищевые калории основаны на килограммах калорий.

therm (thm) равен 100 000 БТЕ и приблизительно равен количеству энергии, выделяемой при сжигании 100 кубических футов природного газа.

quad равен квадриллиону (1015) БТЕ и используется при обсуждении энергетического бюджета целых стран.В 1950 году США потребили 34,6 квадрата энергии. К 1970 году общее потребление выросло до 67,8 квадратов; к 1990 г. — 84,7 четверных; а к 2006 г. — 99,9 четверных. Количество возобновляемых источников энергии — гидроэнергии и биомассы — в 1950 году составляло 8,6 процента. К 2006 году потребление возобновляемых источников энергии — гидроэнергии, биомассы, геотермальной, солнечной и ветровой энергии — упало до 6,9 процента от общего объема.

Тепловая мощность измеряется в БТЕ в час (БТЕ / ч), часто сокращенно просто БТЕ. Большинство номинальных значений нагрева и охлаждения в БТЕ — действительно БТЕ / ч.Один ватт равен примерно 3,41 БТЕ / ч. Одна лошадиная сила составляет более 2500 БТЕ / ч.

Мощность охлаждения часто оценивается в тонн . Одна тонна охлаждения — это количество энергии, необходимое для растопления одной тонны льда за 24 часа и равное 12000 БТЕ / ч. Типичная домашняя центральная система кондиционирования воздуха рассчитана на мощность от 4 до 5 тонн (от 48 000 до 60 000 БТЕ / ч). Комнатные кондиционеры работают от 5000 до 15000 БТЕ / ч.

Министерство энергетики США в настоящее время применяет 13-й сезонный стандарт энергоэффективности (SEER) для новых бытовых центральных кондиционеров.SEER определяется как общая мощность охлаждения в БТЕ, деленная на общую потребляемую энергию в ватт-часах (SEER = БТЕ / Вт · ч). Повышая стандарт SEER с 10 до 13, Министерство энергетики ожидает, что США сэкономят 4,2 квадрата энергии в период с 2006 по 2030 год с параллельным сокращением выбросов парниковых газов.

[разрыв страницы: Сравнение единиц измерения и коэффициенты преобразования]

Из-за своего разнообразного наследия блоки энергии и мощности сильно различаются по размеру. На Рисунке 1 показаны энергетические единицы, а на Рисунке 2 — силовые агрегаты.Обратите внимание, что вертикальный масштаб на обоих графиках логарифмический; каждая горизонтальная линия представляет собой десятикратное увеличение по сравнению с линией ниже.

Рисунок 1: Сравнение единиц энергии

Рисунок 2: Сравнение единиц мощности

В таблицах 4 и 5 перечислены коэффициенты преобразования между выбранными единицами энергии и мощности.

Таблица 4: Выбранные единицы измерения энергии и коэффициенты преобразования

Таблица 5: Выбранные единицы мощности и коэффициенты преобразования

количество мощности — испанский перевод — Linguee

Это измерение отражает t h e количество энергии n e ce ssary для фокусировки изображений […] прямо на сетчатку. brunswickcommunityhospital.org	Esta me di da re fle ja la cantidad de poder nec esa rio par a enfocar […] las imgenes directamente en la retina. brunswickcommunityhospital.org
Это означает t h e количество мощности t h e инвертор может обеспечить. resmed.com	st a indic a l a cantidad d e Potencia que el i nv ersor es ca paz de resmed.com
На одной […] рука мы хотим получить max im u m количество мощности p o ss ible и, с другой стороны, мы […] нужно убедиться, что мы минимизировали […] — интерференция от скрещенной поляризации. promaxelectronics.com	Por u n lado nos interesa rec ib ir la ma yor cantidad pos ibl e de energa de em la [… ] y por otro nos queremos asegurar que […] la interferencia de la polarizacin cruzada sea mnima. promaxelectronics.eu
Для наилучшего соответствия описанной ранее модели к […] настоящая антенная система, это […] необходимо знать r ig h t количество мощности a t t he вход каждого […] Диполь с учетом потерь […] в ЛЭП и потерях. itu.int	Para ajustar mejor el modelo antes descrito al […] настоящая система антенн es […] necesario c onoc er l a cantidad e xact a de Potencia a l a entrad a [… de c ada dipolo, teniendo en cuenta las […] prdidas introducidas por la lnea de transmisin. itu.int
Когда ваш компьютер […] во сне он использует очень s ma l l количество энергии t o m aintain your work in […] его память. windows.microsoft.com	Mientras el Equipo […] est en e l modo de susp en sin, take muy p oc a energa p ar a mantener […] el trabajo en la memoria. windows.microsoft.com
За свои 50 лет этот Дом приобрел много компетенций и составляет ab l e количество энергии . europarl.europa.eu	A l o largo de sus 50 aos, esta Cmara ha acumulado muchas conc te ncias y una 000 000 000 000 rab le de poder . europarl.europa.eu
Когда вы превращаете унитарное государство в […] федерация, около […] люди обречены на потерю Cer ta i n количество власти a n d престиж, потому что федерализм — это […] о разделении власти. forumfed.org	Al transformar un Estado unitario en […] federacin, algunos tienen que perder […] un cie rt o poder y p restigio porque el федерализм es cu es tin de repa rto del poder . forumfed.org
Кроме того, он более экологичен по двум причинам: вещательной компании требуется гораздо меньше энергии для передачи, чем в других стандартах — […] может покрыть примерно четыре раза […] площадь с sa м e количество мощности — и d, во-вторых, все […] основные производители наборов говорят […] о том, насколько меньше энергии потребляют новые цифровые телевизоры, которые они производят для рынка США, чем старые телевизоры. businesschile.cl	Tambin es ms amigable con el medio ambiente por dos razones: Requiere mucho menos electricidad que los dems estndares para que una televisora ​​transfera -se puede cubrir un […] rea cerca de cuatro […] veces mayo r con l a m ism a cantidad d e energa — y, e n se guug , [… la totalid ad de lo s Principales Fabricantes de […] телевизоров имеют доступ к электрическим устройствам, которые показывают новые цифровые телевизоры, которые производятся на едином оборудовании. businesschile.cl
Губернатор штата является главой […] исполнительной власти, […] но не все штаты наделяют sa m e количеством власти u p своим губернаторам; некоторые вполне […] мощный, другие меньше. daccess-ods.un.org	El Gobernador del Estado es el jefe del ejecutivo, pero no todos […] los Estados Conceden las mismas […] фасады сус гобернадорес; и lguno s de stos ti ene n basta nte s poderes, или os, m en daccess-ods.un.org
Они будут владеть (или будут восприняты […] другие владеют) диспропорция на t e количество силы a n d последствия их ухода […] будет драматичным. ilo.org	Estas compaas ejercern (o se pensar que […] ejercen ) un poder de sp roporcionado y las Concecuen ci as de es ta influencia sern dramticas. ilo.org
Центральное правительство имеет a l ar g e количество власти i n l ocal управляющих органов из-за системы […] нисходящих политических назначений. eur-lex.europa.eu	Центральный Эль-Гобьерно […] ejerce u n huge e poder s obre lo s rga no s de g ob ierno locales debido al sistema descende nt […] polticos. eur-lex.europa.eu
T ot a l количество энергии s u pp было 1605 баллов -741 в 2008 году было 157679.90 гигаджюлей. bancopopular.es	E l tota ld e energa s umi nistr ad oa 1.605 puntos -741 en 2008- h a sido 679 , 90 гигаджулиос . bancopopular.es
Вы можете использовать планы электропитания, чтобы уменьшить t h e количество энергии y o ur использование компьютера, максимизировать […] , или сбалансировать их. windows.microsoft.com	Puede usar los pl anes de energa par a redu cir la cantidad de ene … rga ] equipo, maximizar su rendimiento o equilibrar ambos aspectos. windows.microsoft.com
В банальном акте получения продукта с полки супермаркета покупатели вряд ли […] когда-нибудь задумываться о t h e количестве мощности , w при er и других природных […] На то, чтобы получить этот предмет в свои руки, использовано ресурсов. itaipu.gov.br	En la prosaica actitud de retirar un product o de l a estantera del supermercado, el consumidor Difcilmente […] reflex io na so bre la cantidad de energa, ag ua y otr os recursos […] природных утилизированных […] para hacer que aquel objeto llegue a sus manos. itaipu.gov.br
Скорость вращения регулируется […] выбор t h e количество мощности s u pp лгал […] материала в единицу времени. sener-aerospace.com	La velocid ad de ro tacin se puede ajustar […] seleccio na ndo la cantidad de energa qu e se aporta […] al fundente por unida d de t iempo. sener-aerospace.com
Посредством отслеживания и управления питанием, подходящими для каждой ситуации, например, когда камера не используется, включение и выключение камеры […] несут, фотоаппарат […] обеспечивает высокоточное и быстрое отслеживание положения при потреблении всего a s ma l l количество энергии . exilim-tours.fr	A travs del seguimiento y el control de la autonoma segn la situacin, tales como cmara inactiva, encendido y […] apagado и т. Д., La cmara […] разрешение e una total pre ci sin y vel oc idad en la g eo localizacin mientras consum e muy 9000ca2 exilim-tours.fr
Наше технологическое развитие имеет […] были ориентированы на обеспечение потребителей r ig h t количество мощности a t t в нужное время, без дополнительных инженерных или проектных работ [.. .] ненужная потеря мощности. duracell.com.au	El desarrol lo de nu estra tecnologa se ha centrado en proporcionar a […] Los clie nt es l a cantidad a decu ad a d e energa e n el momento apropiado, evitando prdida s d da s de u na ingeniera […] o un Diso innecesariamente sobredimensionados. duracell.es
Поставляется hu g e мощность , t he HG 2310 LCD подходит для всех применений горячего воздуха. steinel.de	Por su elevad a Potencia l a HG 23 10 LCD es apta para todas las aplic ac iones de air ca liente. steinel.de
T ot a l количество мощности p a ss через международные межсоединения в 1997 году (общее количество притоков и оттоков) составило 12 266 […] ГВтч, что на 1% меньше, чем годом ранее. ree.es	Объем от на уровне энергии с irculada por las interconexiones internacionales durante 19 97 (suma d el до ta l de n…] y salidas) fue de 12.266 […] ГВтч, un 1% menos que en el ao anterior. ree.es
Эти простые ставки […] указать цену a n d количество мощности ; т he рост цен […] в каждом блоке. omel.es	Estas ofertas simples […] expresan un p reci o y un a cantidad de energa, sie ndo e l цена […] creciente en cada tramo. omel.es
Соглашаясь подчиняться решениям Совета Безопасности и выполнять их, государства-члены […] Организации Объединенных Наций присудили огромную и […] исторически беспрецедентно nt e d количество мощности a n d легитимность при принятии решения […] процедура, в которой они не участвуют напрямую. daccess-ods.un.org	Al consentir en aceptar y cumplir las solutions del Consejo de Seguridad, los Estados […] Miembros de las Naciones […] Unidas han c onfer ido un a cantidad e nor me de poder y d e l 9000 d2 egiti..] predentes histricos en un procedure o de e lecci n de de cisiones en el cual no Participan directamente. daccess-ods.un.org
2 Годовая энергия […] потребление составляет т ч e мощность u s ed за один год, […] рассчитано на основе среднего времени просмотра семьей (4.5 […] часов) и от размера экрана и типа приемника, а также на основании Закона о рациональном использовании энергии. hitachidigitalmedia.com	2 El consumo […] anu al de energa es la cantidad de ene rga ut il izada […] en un ao, Calculada a partir del tiempo medio de visionado […] de una familia (4,5 horas) y del tamao de la pantalla y el tipo de recoror, en funcin de la ley japonesa relativa al uso racional de la energa. hitachidigitalmedia.com
Хотя по отдельности эти […] устройства обычно потребляют очень мало энергии ma количество энергии , t или эфира это складывается, особенно если оставить […] подключен […] 24 часа в сутки, семь дней в неделю. ouc.com	A pesar de q u e de m aner a индивидуальные стандартные апартаменты estos aparatos util iz an p oca energa , ju […] Специальная упаковка […] los deja enchufados las 24 horas del da, los siete das de la semana. espanol.ouc.com
Чем больше влияние рулевого управления, […] большее t h e количество мощности i s n необходимо повернуть. mtdproducts.de	Mientras Mayor s ea el ngul o de g iro , май или es l a fuerza […] Requerida que se Requiere para manejar. mtdproducts.de
ATSC предназначен для вещания на расстояние до 80 км от одной вышки передачи, такой как San в Сантьяго. […] Cristbal Hill, а это, указал […] out Ambassador Kelly, вдвое превышает диапазон других стандартов, используя sa m e мощность . businesschile.cl	La norma ATSC est disada para Transmitir hasta 80km desde una torre nica de transmisin, como el Cerro San Cristbal en Santiago, y […] Элло соответствует Аль Даблю […] del ra ngo de otr os estndares que uti li zan l am ism a cantidad d e energa , embajador Kelly. businesschile.cl
Таким образом, вся технология очистки гарантирует более эффективную очистку, чем обычные системы, в то время как […] потребляя sa m e количество энергии . fendt.co.uk	De esta forma, todo el concept garantiza una limpieza ms eficaz que los sistemas Conventionales, pero […] кон е л mismo потребление мес de fuerza . fendt.com
Если считыватель не получает mp l e количество энергии f r om порт USB, он не может […] функционирует нормально. kb.sandisk.com	Si el lect or de ta rjeta s no esta recibiendo sufi ci ente energia от ru..] USB, возможно, нет правильной функции. kb-es.sandisk.com

Индекс потребления энергии биткойнами — Digiconomist

Индекс энергопотребления биткойнов предоставляет последнюю оценку общего энергопотребления сети биткойнов.

НОВИНКА: Исследование показывает, что потребление электроэнергии Биткойном недооценивается, и обнаруживает, что сеть «представляет почти половину текущего потребления электроэнергии в глобальных центрах обработки данных» (август 2020 г.).

Скачать данные.

Углеродный след

36,95 млн т CO2

Сравнимо с углеродным следом Новая Зеландия .

Электроэнергия

77,78 ТВтч

Сравнимо с энергопотреблением Чили .

Отходы электроники

10,85 тыс.

Сравнимо с образованием электронных отходов Люксембург .

Следы одной транзакции

Углеродный след

327.18 кгCO2

Эквивалентно углеродному следу 725 148 транзакций VISA или 54 530 часов просмотра Youtube.

Электроэнергетика

688,80 кВтч

Эквивалентно энергопотреблению среднего домохозяйства в США за 23,61 дней.

Электронные отходы

96,11 грамма

Эквивалентно весу 1,48 батарей размера C или 2.09 мячи для гольфа. (Дополнительную информацию об электронных отходах можно найти здесь.)

* Предположения, лежащие в основе этой оценки энергопотребления, можно найти здесь. Здесь обсуждается критика и возможное подтверждение оценки.
** Минимум рассчитывается из общего хешрейта сети, при условии, что единственная машина, используемая в сети, — Antminer S9 компании Bitmain (потребляет 1500 Вт каждая). 13 февраля 2019 года минимальный тест был изменен на Antminer S15 от Bitmain (со средним скользящим значением 180 дней), за которым последовали Antminer S17e от Bitmain 7 ноября 2019 г. и Antminer S19 Pro от Bitmain 31 октября 2020 г.
*** Обратите внимание, что Индекс содержал совокупность биткойнов и биткойн-наличных (другие форки сети биткойн не были включены). Последний удален 1 октября 2019 года.

Знаете ли вы, что Биткойн работает в энергоемкой сети?

С момента своего создания консенсус Биткойн по минимизации доверия обеспечивается его алгоритмом доказательства работы. Машины, выполняющие «работу», при этом потребляют огромное количество энергии. Кроме того, энергия в основном поступает из ископаемого топлива.Индекс потребления энергии в биткойнах был создан, чтобы дать представление об этих суммах и повысить осведомленность о неустойчивости алгоритма доказательства работы.

Для Ethereum был создан отдельный индекс, который можно найти здесь.

Какие работы выполняют майнеры?

Новые наборы транзакций (блоков) добавляются в цепочку биткойнов примерно каждые 10 минут так называемыми майнерами. При работе с блокчейном майнеры не обязаны доверять друг другу.Единственное, чему должны доверять майнеры, — это код, запускающий Биткойн. Код включает несколько правил для проверки новых транзакций. Например, транзакция может быть действительной только в том случае, если отправитель действительно владеет отправленной суммой. Каждый майнер индивидуально подтверждает, соответствуют ли транзакции этим правилам, избавляя от необходимости доверять другим майнерам.

Уловка состоит в том, чтобы заставить всех майнеров согласовать одну и ту же историю транзакций. Перед каждым майнером в сети постоянно стоит задача подготовить следующий пакет транзакций для блокчейна.Только один из этих блоков будет выбран случайным образом и станет последним блоком в цепочке. Случайный выбор в распределенной сети — непростая задача, поэтому здесь на помощь приходит доказательство работы. В доказательстве работы следующий блок поступает от первого майнера, который производит действительный. Это легче сказать, чем сделать, так как протокол Биткойн очень затрудняет это для майнеров. Фактически, сложность регулярно регулируется протоколом, чтобы гарантировать, что все майнеры в сети будут создавать только один действительный блок каждые 10 минут в среднем.Как только одному из майнеров, наконец, удастся создать действительный блок, он проинформирует остальную часть сети. Другие майнеры примут этот блок, как только подтвердят, что он соответствует всем правилам, а затем отбросят любой блок, над которым они работали. Удачливый майнер получает вознаграждение в виде фиксированного количества монет вместе с комиссией за транзакции, относящиеся к обработанным транзакциям в новом блоке. Затем цикл начинается снова.

Процесс создания действительного блока в значительной степени основан на методе проб и ошибок, когда майнеры каждую секунду предпринимают многочисленные попытки, пытаясь найти правильное значение для компонента блока, называемого «nonce», и надеются, что полученный завершенный блок будет соответствовать требованиям. (поскольку нет возможности предсказать результат).По этой причине майнинг иногда сравнивают с лотереей, в которой вы можете выбрать свои собственные числа. Количество попыток (хешей) в секунду определяется хешрейтом вашего майнингового оборудования. Обычно это выражается в гигахешах в секунду (1 миллиард хешей в секунду).

Устойчивое развитие

Непрерывный цикл майнинга блоков стимулирует людей во всем мире майнить биткойны. Поскольку майнинг может обеспечить солидный поток доходов, люди очень охотно запускают энергоемкие машины, чтобы получить от этого часть.С годами это привело к тому, что общее энергопотребление сети Биткойн выросло до эпических масштабов, поскольку цена валюты достигла новых максимумов. Вся сеть Биткойн теперь потребляет больше энергии, чем ряд стран. Если бы Биткойн был страной, его рейтинг был бы таким, как показано ниже.

Помимо предыдущего сравнения, также можно сравнить энергопотребление Биткойна с некоторыми из крупнейших в мире энергопотребляющих стран. Результат показан ниже.

Углеродный след

Самая большая проблема

Биткойн, возможно, даже не в его огромном потреблении энергии, а в том факте, что большинство майнинговых предприятий в сети Биткойн расположены в регионах (в основном в Китае), которые в значительной степени полагаются на угольную энергию (либо напрямую, либо с целью балансировки нагрузки) .Проще говоря: «уголь питает биткойн» (Stoll, 2019).

Размышления о том, как сократить выбросы CO2 в результате широкого внедрения Биткойн

— halfin (@halfin) 27 января 2009 г.

Поиск майнеров

Определение точного углеродного воздействия сети Биткойн на протяжении многих лет было сложной задачей. Не только нужно знать требования к мощности сети Биткойн, но также нужно знать, откуда эта мощность исходит.Местоположение майнеров — ключевой фактор, позволяющий узнать, насколько грязная или чистая энергия, которую они используют.

Точно так же, как нелегко выяснить, какие машины активны в сети Биткойн, определение местоположения также не является легким делом. Изначально единственной доступной информацией для этого было общее мнение, что большинство майнеров находится в Китае. Поскольку нам известен средний коэффициент выбросов китайской сети (около 700 граммов эквивалента углекислого газа на киловатт-час), его можно использовать для очень грубого приближения углеродоемкости энергии, используемой для майнинга биткойнов.Если предположить, что 70% добычи биткойнов происходит в Китае, а 30% добычи полностью чисты, это дает средневзвешенную углеродоемкость 490 гCO2экв / кВтч. Это число впоследствии может быть применено к оценке энергопотребления сети Биткойн, чтобы определить ее углеродный след.

Более подробная смета

Позднее более детальная информация стала доступна в Глобальном сравнительном исследовании криптовалют, проведенном Гарриком Хайлманом и Мишелем Раухсом за 2017 год.В этом исследовании они определили объекты, представляющие примерно половину всей скорости хэширования биткойнов, с общим (нижним пределом) потреблением 232 мегаватт. На китайские горнодобывающие предприятия приходилось около половины этого объема с нижним пределом потребления в 111 мегаватт. Эта информация может быть использована для получения более точного представления о коэффициенте выбросов углерода в граммах эквивалента углекислого газа на киловатт-час (гCO2экв / кВтч), который применяется к электричеству, используемому для добычи полезных ископаемых.

В таблице ниже представлена ​​разбивка энергопотребления горнодобывающих предприятий, исследованных Hileman и Rauchs.Применяя коэффициенты выбросов для сети соответствующей страны, мы обнаруживаем, что сеть Биткойн имела средневзвешенную углеродоемкость 475 гCO2экв на потребленный кВтч. (Это число в настоящее время применяется для определения углеродного следа сети Биткойн на основе Индекса потребления энергии Биткойн.)

Местоположение	Потребляемая мощность (мегаватт)	% обследованных объектов	Углеродоемкость (гCO2экв / кВтч)
Китай	111	47.60	711
Грузия	60	25.80	231
США	27	11,60	489
Канада	18	7,70	158
Швеция	10	4,3	13
Исландия	5	2,1	0
Эстония	2	0.90	793
Итого / среднее взвешенное b>	233 b>	100,00 b>	475 b>

Углеродоемкость по регионам

Можно утверждать, что определенные места в перечисленных странах могут предложить менее углеродоемкую энергию. В 2018 году биткойн-компания Coinshares предположила, что большинство китайских майнинговых предприятий расположены в провинции Сычуань и используют дешевую гидроэнергетику для добычи биткойнов.Однако последующие исследования так и не смогли подтвердить это утверждение и / или не обнаружили обратного. Столкнувшись с этими доказательствами, ведущий автор статьи Coinshares вынужден был признать, что были допущены «ошибки».

Основная проблема здесь заключается в том, что производство гидроэлектроэнергии (или возобновляемых источников энергии в целом) далеко не постоянное. В частности, в провинции Сычуань средняя мощность производства электроэнергии в сезон дождей в три раза выше, чем в сухой сезон. Из-за этих колебаний в выработке гидроэлектроэнергии биткойн-майнеры могут использовать дешевую гидроэлектроэнергию только в течение ограниченного периода времени.

В исследовании под названием «Углеродный след Биткойна» (Столл и др., 2019) должным образом учитываются эти региональные различия (при этом также вводится новый метод локализации майнеров на основе IP-адресов), но при этом определяется средневзвешенная углеродоемкость. 480-500 гCO2экв на кВтч для всей сети Биткойн (в соответствии с предыдущими и более приблизительными оценками).

Используя аналогичный подход, Кембридж в 2020 году представил более подробную информацию о локализации биткойн-майнеров с течением времени.Нанося эти данные на диаграмму и добавляя цвета на основе углеродоемкости соответствующих энергосистем, мы можем выявить значительную добычу полезных ископаемых в сильно загрязняющих регионах мира во время засушливого сезона в Китае (как показано ниже). Таким образом, в годовом исчислении средний вклад возобновляемых источников энергии остается низким. Когда Кембридж впоследствии опросил горняков (также в 2020 году), респонденты указали, что только 39% их общего энергопотребления фактически приходятся на возобновляемые источники энергии.

Ключевые проблемы использования возобновляемых источников энергии

Важно понимать, что, хотя возобновляемые источники энергии являются непостоянным источником энергии, майнеры биткойнов имеют постоянную потребность в энергии.Биткойн-майнер ASIC после включения не будет выключен до тех пор, пока не выйдет из строя или не станет неспособным добывать биткойны с прибылью. Из-за этого биткойн-майнеры увеличивают потребность в базовой нагрузке в сети. Они не просто потребляют энергию при избытке возобновляемых источников энергии, но по-прежнему нуждаются в энергии во время производственного дефицита. В последнем случае майнеры биткойнов исторически заканчивали тем, что использовали энергию на основе ископаемого топлива (которое, как правило, является более стабильным источником энергии).

Дальнейшее обоснование того, почему Биткойн и возобновляемые источники энергии являются наихудшим вариантом, можно найти в рецензируемой академической статье «Возобновляемая энергия не решит проблему устойчивости Биткойна», опубликованной на Joule.Поскольку изменение климата приводит к нестабильности производства гидроэлектроэнергии в таких местах, как Сычуань, вряд ли ситуация улучшится в будущем.

Сравнение энергопотребления Биткойна с другими платежными системами

Чтобы оценить энергию, потребляемую сетью Биткойн, мы можем сравнить ее, например, с другой платежной системой, такой как VISA. По данным VISA, компания потребила в общей сложности 740 000 гигаджоулей энергии (из различных источников) во всем мире для всех своих операций.Это означает, что VISA нуждается в энергии, равной примерно 19 304 домохозяйствам в США. Мы также знаем, что VISA обработала 138,3 миллиарда транзакций в 2019 году. С помощью этих цифр можно сравнить обе сети и показать, что биткойн чрезвычайно энергоемкий на транзакцию, чем VISA (обратите внимание, что в таблице ниже сравнивается одна транзакция биткойна 100000 транзакций VISA). Разница в углеродоемкости на транзакцию еще больше (см. Следы), поскольку энергия, используемая VISA, относительно «зеленее», чем энергия, используемая сетью майнинга биткойнов.Углеродный след на транзакцию VISA составляет всего 0,45 грамма CO2-экв.

Конечно, VISA не идеально подходит для глобальной финансовой системы. Но даже сравнение со средней безналичной транзакцией в обычной финансовой системе все же показывает, что средняя биткойн-транзакция требует в несколько тысяч раз больше энергии. Кто-то может возразить, что это просто цена транзакции, для которой не требуется доверенная третья сторона, но эта цена не обязательно должна быть такой высокой, как будет обсуждаться ниже.

Альтернативы

Proof-of-work был первым алгоритмом консенсуса, которому удалось зарекомендовать себя, но это не единственный алгоритм консенсуса. В последние годы разрабатываются более энергоэффективные алгоритмы, такие как доказательство доли владения. В Proof-of-Stake владельцы монет создают блоки, а не майнеры, тем самым не требуя энергоемких машин, которые производят как можно больше хэшей в секунду. Из-за этого энергопотребление Proof-of-Stake незначительно по сравнению с Proof-of-Work.Биткойн потенциально может переключиться на такой алгоритм консенсуса, что значительно улучшит экологическую устойчивость. Единственным недостатком является то, что существует множество различных версий Proof-of-Stake, и ни одна из них еще полностью не зарекомендовала себя. Тем не менее работа над этими алгоритмами дает хорошие надежды на будущее.

Модель энергопотребления и основные допущения

Несмотря на то, что общий хешрейт сети можно легко рассчитать, невозможно сказать, что это означает с точки зрения потребления энергии, поскольку нет центрального регистра со всеми активными машинами (и их точным потреблением энергии).В прошлом оценки энергопотребления обычно включали предположение о том, какие машины все еще были активны и как они были распределены, чтобы получить определенное количество ватт, потребляемых на гигахеш / сек (GH / s). Подробное изучение реальной биткойн-шахты показывает, почему такой подход, безусловно, приведет к недооценке энергопотребления сети, поскольку при этом не принимаются во внимание важные факторы, такие как надежность оборудования, климатические условия и затраты на охлаждение. Таким образом, такой произвольный подход привел к широкому набору оценок энергопотребления, которые сильно отличаются друг от друга, иногда без учета экономических последствий выбранных параметров.Таким образом, индекс потребления энергии в биткойнах предлагает решить проблему и подойти к энергопотреблению с экономической точки зрения.

Индекс основан на предположении, что доход и затраты майнеров связаны. Поскольку затраты на электроэнергию являются основным компонентом текущих затрат, из этого следует, что общее потребление электроэнергии в сети Биткойн также должно быть связано с доходом майнеров. Проще говоря, чем выше доходы от майнинга, тем больше энергоемких машин можно поддерживать.Как Индекс потребления энергии биткойнами использует доход майнеров для получения оценки энергопотребления, подробно объясняется здесь (также в рецензируемой академической литературе здесь) и резюмируется в следующей инфографике:

Прибыль и (ориентировочные) расходы майнеров биткойнов выглядят следующим образом:

Годовая прибыль

18 552 563 154 долл. США

Общая сумма вознаграждений за майнинг (включая комиссии) в год.

Ann. Затраты на электроэнергию

3 889 109 037 долл. США

При фиксированной ставке 5 центов за киловатт-час .

Процент затрат

20,96%

Расчетное соотношение затрат на электроэнергию к общему доходу майнеров.

Обратите внимание, что можно прийти к разным выводам, применяя разные допущения (здесь доступен калькулятор, позволяющий проверять разные допущения). Выбранные допущения были выбраны таким образом, чтобы их можно было рассматривать как интуитивно понятные и консервативные на основе информации о реальных горных работах. В конце концов, цель Индекса не в том, чтобы произвести точную оценку, а в том, чтобы произвести экономически достоверную повседневную оценку, которая является более точной и надежной, чем оценка, основанная на эффективности выбранных горнодобывающих машин.

Критика и подтверждение

Несмотря на то, что критики, такие как Марк Беванд и Джонатан Куми, давно утверждали, что оценки, представленные в Индексе потребления энергии в биткойнах, «серьезно ошибочны», запуск Кембриджского индекса потребления электроэнергии в биткойнах (CBECI) в 2019 году смог доказать обратное. Последний индекс был основан на альтернативной методологии, предложенной Бевандом (которую настоятельно поддерживает Куми), но не дал существенно разных оценок.Фактически, Индекс потребления энергии биткойнами и Кембриджский индекс потребления электроэнергии биткойнами в основном полностью согласуются друг с другом.

Помимо оценок энергопотребления, результирующее воздействие на окружающую среду (в виде углеродного следа) также сильно оспаривается критиками, такими как Роберт Шарратт и компания Coinshares. В частности, Шаррат использовал отчет о майнинге Coinshares, чтобы доказать, что сеть оказывает ограниченное воздействие на окружающую среду.Интересно, что отчет о майнинге Coinshares только подразумевает, что сеть оказывает ограниченное воздействие на окружающую среду из-за большой доли использования возобновляемых источников энергии, но вообще не содержит слов «углеродный след». Это важное упущение, поскольку в нем не учитывается, что углеродоемкость электроэнергии, купленной в Сычуани (Китай), где, согласно Coinshares, в основном расположены майнеры, далеко не так низка, как можно было бы ожидать. Технический университет Мюнхена (TUM) независимо изучил влияние сети на окружающую среду, должным образом учтя это, и пришел к выводу, что «уголь питает биткойн».Их взвешенный коэффициент выбросов для всей сети Биткойн соответствовал тому, который используется для расчета углеродного следа сети на основе Индекса потребления энергии Биткойн.

Прогнозирование

Конечно, индекс энергопотребления биткойнов также во многом является моделью прогнозирования будущего потребления энергии биткойнами (в отличие от оценок на основе хешрейта, которые не имеют прогностических свойств). Модель прогнозирует, что майнеры в конечном итоге потратят 60% своих доходов на электроэнергию.На данный момент (январь 2019 г.) майнеры намного больше тратят на электроэнергию. 22 января 2019 года индекс Bitcoin Energy оценивал, что 100% доходов майнеров (2,3 млрд долларов США) фактически были потрачены на затраты на электроэнергию. Это может произойти после значительного падения доходов от майнинга, когда майнинг становится вообще убыточным.