Kalorimetre ve elektrik sayacı arasındaki bağıntı

Bir iletkenden akım geçtiğinde, elektronların iletkenin atomlarıyla çarpışması sonucu elektriksel enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür.Joule Isınması" (Joule Heating) elektrikli ısıtıcıların temel çalışma prensibidir.


Bu iki cihaz arasındaki doğrudan bağıntı, termodinamiğin birinci kanunu  olan enerjinin korunumu ve Joule Kanunu üzerinden kurulabilir. Eğer bir sistemde ısı enerjisi üretmek için sadece elektrik enerjisi kullanılıyorsa örneğin; elektrikli kombi, termosifon, elektrikli radyatör veya endüstriyel elektrikli ergitme ocakları,  elektrik sayacının kaydettiği enerji ile kalorimetrenin ölçtüğü enerji arasında doğrudan bir dönüşüm bağıntısı vardır.

Fiziksel olarak 1 kWh elektrik enerjisi, teorik olarak %100 verimle ısıya dönüştüğünde 860,42 kaloriye (veya 0,86 Mcal) ya da 3,6 Megajoule (MJ) enerjiye eşit olur.

\(1kWh = 860,42kcal = 3,6MJ\)

\({E_{elektrik(kWh)}} = P.t = V.I.cos\phi .t\)

\({Q_{(kWh)}} = m.c.\Delta t\)

m:kütle gr veya kg

c: özgül ısı ( \(cal/g{r^ \circ }C\) veya \(j/kg.K\)

Eğer suyu baz alırsak ve suyun özgül ısısı 1 olduğundan formülün sonucu doğrudan Kalori (cal) veya Kilokalori (kcal) çıkar. Eğer c=4186  \(j/kg.K\) alınırsa sonuç Joule (J) çıkar.

Kalorimetre cihazları da arka planda \({Q_{(kWh)}} = m.c.\Delta t\) formulünü çalıştırır.  Cihazın içindeki debimetre geçen suyun kütlesini, sensörler ise giriş-çıkış sıcaklık farkını  \(\Delta t\) ölçer. Ancak ticari ve pratik nedenlerle, elde edilen Joule veya Kalori sonucu cihazın işlemcisi tarafından kWh birimine çevrilir. Avrupa Standartları (EN 1434 - Isı Sayaçları standardı) gereği, kalorimetrelerin enerjiyi kWh, MWh, MJ veya GJ cinsinden göstermesi zorunludur. Tüketicinin evini ısıtmak için harcadığı termal enerjiyi, elektrik faturasındaki birimle (kWh) doğrudan kıyaslayabilmesini sağlamak için kWh kullanılır. 1 1 joule = 1 Watt.sn

Kalorimetre ölçümü aslında faturaya esas olması için mikroişlemci ile sonucu otomatik olarak 860,4'e bölerek kWh cinsinden ekrana basar.








Gerçek dünyada sistemler %100 verimle çalışmaz. Eğer bir ısı pompası (Heat Pump) kullanılıyorsa, dışarıdaki ısıyı içeriye taşınır. Bu taşıma verimi COP (Performans Katsayısı) ile ifade edilir.

\(Q = E.COP\)

Elektrik sayacı 1 kWh harcarken, kalorimetre ortama 3 kWh ısı enerjisi aktarıldığını kaydeder.