Calculadora en línea para calcular la capacidad de enfriamiento
Para seleccionar de forma independiente la potencia de un acondicionador de aire doméstico, use el método simplificado para calcular el área de la habitación refrigerada, implementado en la calculadora. Los matices del programa en línea y los parámetros ingresados se describen a continuación en las instrucciones.
Nota. El programa es adecuado para calcular el rendimiento de enfriadores domésticos y sistemas divididos instalados en oficinas pequeñas. La climatización de locales en naves industriales es una tarea más compleja, resuelta con la ayuda de sistemas de software especializados o el método de cálculo de SNiP.
Instrucciones para usar el programa
Ahora explicaremos paso a paso cómo calcular la potencia del aire acondicionado en la calculadora presentada:
- En los primeros 2 campos, ingrese los valores para el área de la habitación en metros cuadrados y la altura del techo.
- Seleccione el grado de iluminación (exposición al sol) a través de las aberturas de las ventanas. La luz solar que penetra en la habitación también calienta el aire; este factor debe tenerse en cuenta.
- En el siguiente menú desplegable, seleccione la cantidad de inquilinos que permanecerán en la habitación durante un período prolongado.
- En las pestañas restantes, seleccione la cantidad de televisores y computadoras personales en la zona de aire acondicionado. Durante el funcionamiento, estos electrodomésticos también generan calor y están sujetos a contabilidad.
- Si se instala un refrigerador en la habitación, ingrese el valor de la potencia eléctrica del electrodoméstico en el penúltimo campo. La característica es fácil de aprender del manual de instrucciones del producto.
- La última pestaña le permite tener en cuenta el suministro de aire que ingresa a la zona de enfriamiento debido a la ventilación. Según los documentos reglamentarios, la multiplicidad recomendada para locales residenciales es 1-1.5.
Para referencia. La tasa de intercambio de aire muestra cuántas veces durante una hora se renueva por completo el aire de la habitación.
Expliquemos algunos de los matices del correcto llenado de los campos y la selección de pestañas. Al especificar la cantidad de computadoras y televisores, considere el funcionamiento simultáneo de ellos. Por ejemplo, un inquilino rara vez usa ambos dispositivos al mismo tiempo.
En consecuencia, para determinar la potencia requerida del sistema dividido, se selecciona una unidad de electrodomésticos que consume más energía: una computadora. No se tiene en cuenta la disipación de calor del receptor de TV.
La calculadora contiene los siguientes valores para la transferencia de calor de los electrodomésticos:
- Televisor - 0,2 kW;
- computadora personal - 0.3 kW;
- Dado que el refrigerador convierte aproximadamente el 30% de la electricidad consumida en calor, el programa incluye 1/3 de la cifra ingresada en los cálculos.
El compresor y el radiador de un frigorífico convencional emiten calor al aire circundante.
Consejo. La disipación de calor de su equipo puede diferir de los valores indicados. Ejemplo: el consumo de una computadora para juegos con un potente procesador de video alcanza los 500-600 W, una computadora portátil - 50-150 W. Al conocer los números en el programa, es fácil encontrar los valores necesarios: para una PC para juegos, elija 2 computadoras estándar, en lugar de una computadora portátil, tome 1 receptor de TV.
La calculadora le permite excluir la ganancia de calor del suministro de aire, pero elegir esta pestaña no es del todo correcto. En cualquier caso, las corrientes de aire circulan por la vivienda, trayendo calor de otras estancias, como la cocina. Es mejor ir a lo seguro e incluirlos en el cálculo del aire acondicionado, para que su rendimiento sea suficiente para crear una temperatura agradable.
El resultado principal del cálculo de potencia se mide en kilovatios, el resultado secundario está en Unidades Térmicas Británicas (BTU). La relación es la siguiente: 1 kW ≈ 3412 BTU o 3,412 kBTU. Cómo elegir un sistema dividido en función de las cifras obtenidas, sigue leyendo.
¿Qué es SCR de locales industriales?
Más grande no es mejor
Los sistemas de aire acondicionado en locales industriales (ACS) son necesarios para proporcionar los parámetros de aire necesarios en los locales industriales. El aire acondicionado interior se lleva a cabo junto con la ventilación y, a veces, la calefacción. Sin embargo, los sistemas más avanzados pueden manejar las tres funciones.
Según las empresas de construcción, alrededor del 15% del dinero gastado en la construcción de centros de datos y empresas con procesos tecnológicos complejos se destina a la organización del aire acondicionado interior. La climatización moderna de los locales industriales es una tarea cara que ocupa hasta el 60% de los fondos utilizados para mantener un edificio.
Método de cálculo y fórmulas
Por parte de un usuario escrupuloso, es bastante lógico no confiar en los números obtenidos en una calculadora en línea. Para verificar el resultado del cálculo de la potencia de la unidad, use el método simplificado propuesto por los fabricantes de equipos de refrigeración.
Entonces, el rendimiento en frío requerido de un aire acondicionado doméstico se calcula mediante la fórmula:
Explicación de designaciones:
- Qtp: flujo de calor que ingresa a la habitación desde la calle a través de las estructuras del edificio (paredes, pisos y techos), kW;
- Ql - disipación de calor de los inquilinos de los apartamentos, kW;
- Qbp: entrada de calor de los electrodomésticos, kW.
Es fácil descubrir la transferencia de calor de los electrodomésticos: busque en el pasaporte del producto y encuentre las características de la energía eléctrica consumida. Casi toda la energía consumida se convierte en calor.
Un punto importante. Una excepción a la regla son las unidades de refrigeración y las unidades que funcionan en modo de arranque / parada. En 1 hora, el compresor del frigorífico liberará en la habitación una cantidad de calor igual a 1/3 del consumo máximo especificado en las instrucciones de funcionamiento.
El compresor de un frigorífico doméstico convierte casi toda la electricidad consumida en calor, pero funciona en modo intermitente
La entrada de calor de las personas está determinada por documentos reglamentarios:
- 100 W / h de una persona en reposo;
- 130 W / h - mientras camina o realiza un trabajo ligero;
- 200 W / h - durante un esfuerzo físico intenso.
Para los cálculos, se toma el primer valor: 0,1 kW. Queda por determinar la cantidad de calor que penetra desde el exterior a través de las paredes mediante la fórmula:
- S - el cuadrado de la habitación enfriada, m²;
- h es la altura del techo, m;
- q es la característica térmica específica referida al volumen de la habitación, W / m³.
La fórmula le permite realizar un cálculo agregado de los flujos de calor a través de las cercas exteriores de una casa o apartamento privado utilizando la característica específica q. Sus valores se aceptan de la siguiente manera:
- La habitación está ubicada en el lado sombreado del edificio, el área de las ventanas no supera los 2 m², q = 30 W / m³.
- Con un área de iluminación y acristalamiento promedio, se toma una característica específica de 35 W / m³.
- La habitación está ubicada en el lado soleado o tiene muchas estructuras translúcidas, q = 40 W / m³.
Habiendo determinado la ganancia de calor de todas las fuentes, sume los números obtenidos usando la primera fórmula. Compare los resultados del cálculo manual con los de la calculadora en línea.
Una gran superficie acristalada implica un aumento de la capacidad frigorífica del aire acondicionado.
Cuando es necesario tener en cuenta la entrada de calor del aire de ventilación, la capacidad de enfriamiento de la unidad aumenta en un 15-30%, dependiendo del tipo de cambio. Al actualizar el entorno de aire 1 vez por hora, multiplique el resultado del cálculo por un factor de 1,16-1,2.
La placa base como fuente de calor.
No es ningún secreto para la mayoría que la placa base, que garantiza el funcionamiento de los nodos instalados en ella, consume electricidad y genera calor. El calor es emitido por los puentes norte y sur del chipset, las fuentes de alimentación para los nodos de la computadora y también los componentes de los circuitos electrónicos que simplemente se encuentran en él. Además, esta disipación de calor es mayor cuanto más productiva es su computadora. E incluso durante el funcionamiento, la liberación de calor cambia según la carga de trabajo de sus nodos.
Chipset.
El chip Northbridge tiene la disipación de calor más alta, lo que proporciona buses al procesador. Y a menudo trabajan con módulos de memoria (en algunos modelos de procesadores modernos, ellos mismos realizan esta función). Por lo tanto, su potencia de disipación de calor puede alcanzar de 20 a 30 W. El fabricante no suele indicar su disipación de calor, como en general la disipación de calor total de la placa base.
Un signo indirecto de alta generación de calor es la presencia de un inversor para alimentarlo en las inmediaciones y un sistema de refrigeración mejorado (ventilador, tubos de calor). Recuerde, la alimentación y la refrigeración deben mantener el chipset funcionando al máximo rendimiento.
Ahora, una fase de dicha fuente de energía representa hasta 35 vatios de potencia de salida. La fase de la fuente de alimentación contiene un par de MOSFET, un inductor y uno o más condensadores de óxido.
Memoria.
Los módulos de memoria modernos de alta velocidad también tienen una disipación de calor bastante alta. Una señal indirecta de esto es la presencia de una fuente de alimentación separada y la presencia de un disipador de calor adicional (placas de metal) instalado en los chips de memoria. La potencia de disipación de calor de los módulos de memoria depende de su capacidad y frecuencia de funcionamiento. Puede alcanzar de 10 a 15 W por módulo (o de 1,5 a 2,5 W por chip de memoria ubicado en el módulo, según el rendimiento). La fuente de alimentación de la memoria disipa de 2 a 3 vatios de energía por módulo de memoria.
UPC.
Los procesadores modernos tienen un consumo de energía de hasta 125 e incluso 150 W (el consumo de corriente alcanza los 100 A), por lo que se alimentan de una fuente de energía separada que contiene hasta 24 fases (ramas) que operan con una carga. La potencia disipada por la fuente de alimentación del procesador para dichos procesadores alcanza los 25-30 vatios. La documentación del procesador a menudo especifica el parámetro TDP (potencia de diseño térmico), que caracteriza la disipación de calor del procesador.
Tarjeta de video.
No hay fuentes de alimentación adicionales para las tarjetas de video en las placas base modernas. Están ubicados en las propias tarjetas de video, ya que su potencia depende significativamente del modo de funcionamiento y de los procesadores gráficos utilizados. Las tarjetas de video con fuentes de alimentación adicionales (inversores) se alimentan a través de una rama de fuente de alimentación adicional con un voltaje de +12 V.
El elemento base de la placa base como fuente de calor.
Debido al crecimiento en la cantidad de dispositivos externos, también está creciendo la cantidad de puertos externos, que se pueden usar para conectar dispositivos externos que no tienen sus propias fuentes de alimentación (por ejemplo, discos duros externos en puertos USB). Un puerto USB es de hasta 0,5 A y puede haber hasta 12. Por lo tanto, a menudo se instalan fuentes de alimentación adicionales en la placa base para mantenerlos.
No debemos olvidar que el calor lo generan, de una forma u otra, todos los elementos radio instalados en la placa base. Estos son chips, resistencias, diodos e incluso condensadores especializados. ¿Por qué incluso? Porque se cree que no se libera energía en los capacitores que operan con corriente continua (excepto por la energía insignificante causada por las corrientes de fuga). Pero en una placa base real no hay corriente continua pura: las fuentes de alimentación están en modo conmutado, las cargas son dinámicas y siempre hay corrientes alternas en sus circuitos. Y luego comienza a liberarse calor, cuya potencia depende de la calidad de los condensadores (valor ESR) y de la magnitud y frecuencia de estas corrientes (sus armónicos).Y el número de fases de la fuente de alimentación del inversor del procesador ha llegado a 24 y no existen requisitos previos para su reducción en placas base de alta calidad.
La potencia total de disipación de calor de la placa base (¡solo una!) Puede alcanzar los 100W en su punto máximo.
Disipación de calor de las fuentes de alimentación integradas en la placa del sistema.
El hecho es que ahora, con el crecimiento de la energía consumida por los nodos de la computadora (tarjeta de video, procesador, módulos de memoria, conjuntos de chips del puente norte y sur), su energía se suministra desde fuentes de alimentación especiales ubicadas en la placa base. Estas fuentes representan un fallo de inversores multifásicos (de 1 a 12 fases) que operan desde una fuente de 5 - 12 V y suministran una corriente determinada (10 - 100 A) a consumidores con un voltaje de salida de 1 - 3V. Todas estas fuentes tienen una eficiencia de aproximadamente 72 - 89%, dependiendo de la base del elemento utilizado en ellas. Los diferentes fabricantes utilizan diferentes métodos para disipar el calor generado. Desde la simple disipación de calor a la placa base soldando transistores de llave MOSFET a un conductor impreso en la placa, hasta enfriadores de tubería de calor especiales que usan ventiladores especiales.
La fuente de alimentación incorporada es un inversor convencional, con una conexión multifásica, estos son varios (el número corresponde al número de fases) inversores sincronizados y por fases que operan en la misma carga.
Un ejemplo de evaluación de la disipación de calor en la cadena "procesador - inversor polifásico - fuente de alimentación".
El cálculo de la potencia de disipación de calor en la cadena "procesador - inversor polifásico - fuente de alimentación" se realiza en función de la potencia del usuario final en la cadena "procesador".
El hecho es que ahora, con el crecimiento de la energía consumida por los nodos de la computadora (tarjeta de video, procesador, módulos de memoria, conjuntos de chips del puente norte y sur), su energía se suministra desde fuentes de alimentación especiales ubicadas en la placa base. Estas fuentes representan un fallo de inversores multifásicos (de 1 a 12 fases) que operan desde una fuente de 5 - 12 V y suministran una corriente determinada (10 - 100 A) a consumidores con un voltaje de salida de 1 - 3V. Todas estas fuentes tienen una eficiencia de aproximadamente 72 - 89%, dependiendo de la base del elemento utilizado en ellas. La fuente de alimentación incorporada es un inversor convencional, con una conexión multifásica, estos son varios (el número corresponde al número de fases) inversores sincronizados y por fases que operan en la misma carga. Los diferentes fabricantes utilizan diferentes métodos para disipar el calor generado. Desde la simple disipación de calor a la placa base soldando transistores de llave MOSFET a un conductor impreso en la placa, hasta enfriadores de tubería de calor especiales que usan ventiladores especiales. Cálculo aproximado de la disipación de calor a lo largo de la cadena de suministro de energía.
Consideremos esta cadena.
El resultado de la consideración será la respuesta a la pregunta: "¿Qué potencia se asigna a la fuente de alimentación del dispositivo ubicado en la placa base?"
Tome el procesador AMD Phenom ™ II X4 3200, que tiene un consumo máximo de energía (TDP) de 125W. Esto, como ya se mencionó anteriormente, con una precisión suficientemente alta de su liberación de calor.
El inversor polifásico desde el que se alimenta el procesador anterior, prácticamente independientemente del número de fases, con una eficiencia del 78% (habitualmente), genera 27,5 W de calor en su pico.
La disipación total de calor en el circuito de alimentación del procesador AMD Phenom ™ II X4 3200 y su fuente de alimentación (inversor) alcanza los 152,5 W.
La proporción de disipación de calor en la unidad de fuente de alimentación atribuible a este procesador será (teniendo en cuenta la eficiencia de la fuente de alimentación) más de 180 W en el pico de la carga del procesador.
Para calcular la parte de la potencia (corriente) de la fuente que cae en un circuito dado para la fuente de alimentación, se utiliza la potencia total: 152,5 W. Para traducir esta potencia, necesita saber de qué voltajes está alimentado este circuito. Y esto depende no tanto del procesador y la unidad de fuente de alimentación (PSU), sino del diseño de la placa base.Si se suministra energía desde una tensión de 12V, se calcula a partir de la potencia total consumida en este circuito, convirtiendo esta potencia en corriente y obtenemos, a una tensión de circuito de 12V, la corriente total consumida desde la PSU para el circuito de potencia del procesador es 12,7A.
Un ejemplo para una habitación de 20 m2. metro
Mostraremos el cálculo de la capacidad de climatización de un pequeño apartamento - estudio con una superficie de 20 m² con una altura de techo de 2,7 m. El resto de los datos iniciales:
- iluminación - medio;
- número de residentes - 2;
- panel de TV de plasma - 1 pieza;
- computadora - 1 pieza;
- consumo de electricidad del refrigerador - 200 W;
- la frecuencia del intercambio de aire sin tener en cuenta la campana de cocina que funciona periódicamente - 1.
La emisión de calor de los residentes es de 2 x 0,1 = 0,2 kW, de los electrodomésticos, teniendo en cuenta la simultaneidad - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW, del lateral del frigorífico - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Habitación con iluminación media, característica específica q = 35 W / m³. Consideramos el flujo de calor de las paredes:
Qtp = 20 x 2,7 x 35/1000 = 1,89 kW.
El cálculo final de la capacidad del aire acondicionado se ve así:
Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW, más el consumo de refrigeración para ventilación 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.
El movimiento del aire fluye alrededor de la casa durante el proceso de ventilación.
¡Importante! No confunda la ventilación general con la ventilación del hogar. El flujo de aire que entra por las ventanas abiertas es demasiado grande y se ve alterado por ráfagas de viento. Un enfriador no debe ni puede normalmente acondicionar una habitación donde un volumen incontrolado de aire exterior fluye libremente.
Seleccionar un acondicionador de aire por potencia
Los sistemas divididos y las unidades de refrigeración de otros tipos se producen en forma de líneas modelo con productos de rendimiento estándar: 2,1, 2,6, 3,5 kW, etc. Algunos fabricantes indican la potencia de los modelos en miles de Unidades Térmicas Británicas (kBTU) - 07, 09, 12, 18, etc. La correspondencia de las unidades de aire acondicionado, expresada en kilovatios y BTU, se muestra en la tabla.
Referencia. De las designaciones en kBTU salieron los nombres populares de unidades de enfriamiento de diferentes fríos, "nueve" y otros.
Conociendo el rendimiento requerido en kilovatios y unidades imperiales, seleccione un sistema dividido de acuerdo con las recomendaciones:
- La potencia óptima del aire acondicionado doméstico está en el rango de -5 ... + 15% del valor calculado.
- Es mejor dar un pequeño margen y redondear el resultado hacia arriba, al producto más cercano en la gama de modelos.
- Si la capacidad de enfriamiento calculada excede la capacidad del enfriador estándar en una centésima de kilovatio, no debe redondear.
Ejemplo. El resultado de los cálculos es 2,13 kW, el primer modelo de la serie desarrolla una capacidad de refrigeración de 2,1 kW, el segundo - 2,6 kW. Elegimos la opción n. ° 1: un aire acondicionado de 2,1 kW, que corresponde a 7 kBTU.
Ejemplo dos. En la sección anterior, calculamos el rendimiento de la unidad para un apartamento tipo estudio: 3,08 kW y caímos entre las modificaciones de 2,6-3,5 kW. Elegimos un sistema dividido con una capacidad más alta (3,5 kW o 12 kBTU), ya que el retroceso a uno más bajo no se mantendrá dentro del 5%.
Para referencia. Tenga en cuenta que el consumo de energía de cualquier acondicionador de aire es tres veces menor que su capacidad de enfriamiento. La unidad de 3,5 kW "extraerá" unos 1200 W de electricidad de la red en modo máximo. La razón radica en el principio de funcionamiento de la máquina de refrigeración: "split" no genera frío, pero transfiere calor a la calle.
La gran mayoría de los sistemas climáticos pueden funcionar en 2 modos: refrigeración y calefacción durante la estación fría. Además, la eficiencia térmica es mayor, ya que el motor del compresor, que consume electricidad, calienta adicionalmente el circuito de freón. La diferencia de potencia en los modos de refrigeración y calefacción se muestra en la tabla anterior.
CONSIDEREMOS UN EJEMPLO:
Es necesario establecer el equilibrio térmico de un armario eléctrico autoportante de dimensiones 2000x800x600mm, fabricado en acero, con un grado de protección no inferior a IP54. La pérdida de calor de todos los componentes del armario es Pv = 550 W.
En diferentes épocas del año, la temperatura ambiente puede variar significativamente, por lo que consideraremos dos casos.
Calculemos el mantenimiento de la temperatura dentro del gabinete Ti = + 35 ° C a la temperatura exterior
en invierno: Ta = -30оС
en verano: Ta = + 40оС
1. Calcule el área efectiva del armario eléctrico.
Dado que el área se mide en m2, sus dimensiones deben convertirse a metros.
A = 1,8 A (ancho + profundidad) + 1,4 A P = 1,8 2000/1000 (800 + 600) / 1000 + 1,4 800/1000 600/1000 = 5,712 m2
2. Determine la diferencia de temperatura para diferentes períodos:
en invierno: ∆T = Ti - Ta = 35 - (-30) = 65оK
en verano: ∆T = Ti - Ta = 35 - 40 = -5оK
3. Calculemos la potencia:
en invierno: Pk = Pv - k · A · ∆T = 550 - 5.5 · 5.712 · 65 = -1492 W.
en verano: Pk = Pv - k · A · ∆T = 550 - 5.5 · 5.712 · (-5) = 707 W.
Para el funcionamiento confiable de los dispositivos de control del clima, generalmente están "subcargados" en aproximadamente un 10% de potencia, por lo tanto, se agrega aproximadamente un 10% a los cálculos.
Por lo tanto, para lograr un equilibrio térmico en invierno, se debe usar un calentador con una potencia de 1600-1650 W (siempre que el equipo dentro del gabinete esté en constante funcionamiento). En el período cálido, el calor debe eliminarse con una potencia de aproximadamente 750-770 W.
El calentamiento se puede llevar a cabo combinando varios calentadores, lo principal es recolectar la potencia de calentamiento requerida en total. Es preferible llevar calentadores con ventilador, ya que proporcionan una mejor distribución del calor dentro del gabinete debido a la convección forzada. Para controlar el funcionamiento de los calefactores se utilizan termostatos con contacto normalmente cerrado, ajustados a una temperatura de respuesta igual a la temperatura de mantenimiento dentro del armario.
Se utilizan varios dispositivos para enfriar: ventiladores de filtro, intercambiadores de calor aire / aire, acondicionadores de aire que funcionan según el principio de bomba de calor, intercambiadores de calor aire / agua, enfriadores. La aplicación específica de este o aquel dispositivo se debe a varios factores: la diferencia de temperatura ∆T, el grado de protección IP requerido, etc.
En nuestro ejemplo, durante un período cálido ∆T = Ti - Ta = 35 - 40 = -5оK. Tenemos una diferencia de temperatura negativa, lo que significa que no es posible utilizar ventiladores con filtro. Para utilizar ventiladores con filtro e intercambiadores de calor aire / aire, ∆T debe ser mayor o igual a 5oK. Es decir, la temperatura ambiente debe ser al menos 5oK menor que la requerida en el gabinete (la diferencia de temperatura en Kelvin es igual a la diferencia de temperatura en Celsius).
