Tema 6. Beregning av luftutveksling under klimaanlegg

Online kalkulator for beregning av kjølekapasitet

For å uavhengig velge kraften til et klimaanlegg hjemme, bruk den forenklede metoden for å beregne området i kjølerommet, implementert i kalkulatoren. Nyansene til det elektroniske programmet og de angitte parametrene er beskrevet nedenfor i instruksjonene.

Merk. Programmet er egnet for å beregne ytelsen til husholdnings kjølere og delte systemer installert på små kontorer. Klimaanlegg av lokaler i industribygg er en mer kompleks oppgave, løst ved hjelp av spesialiserte programvaresystemer eller beregningsmetoden til SNiP.

Instruksjoner for bruk av programmet

Nå vil vi forklare trinn for trinn hvordan du beregner kraften til klimaanlegget på den presenterte kalkulatoren:

1. I de to første feltene, skriv inn verdiene for arealet av rommet i kvadratmeter og takhøyden.
2. Velg graden av belysning (soleksponering) gjennom vindusåpningene. Sollys som trenger inn i rommet varmer i tillegg luften - denne faktoren må tas i betraktning.
3. I neste rullegardinmeny velger du antall langtidsboende i rommet.
4. På de gjenværende fanene velger du antall TV-er og PC-er i klimaanlegget. Under drift genererer disse husholdningsapparatene også varme og regnskapsføres.
5. Hvis et kjøleskap er installert i rommet, angir du verdien av husholdningsapparatets elektriske strøm i det nest siste feltet. Karakteristikken er lett å lære av bruksanvisningen til produktet.
6. Den siste fanen lar deg ta hensyn til tilluften som kommer inn i kjølesonen på grunn av ventilasjon. I følge forskriftsdokumenter er anbefalt mangfold for boliglokaler 1-1,5.

For referanse. Luftkursen viser hvor mange ganger i løpet av en time luften i rommet er fullstendig fornyet.

La oss forklare noen av nyansene i riktig utfylling av feltene og valg av faner. Når du spesifiserer antall datamaskiner og TV-apparater, bør du vurdere å bruke dem samtidig. For eksempel bruker en leietaker sjelden begge apparatene samtidig.

Følgelig, for å bestemme den nødvendige kraften til delt system, velges en enhet med husholdningsapparater som bruker mer energi - en datamaskin. Det tas ikke hensyn til varmespredningen til TV-mottakeren.

Kalkulatoren inneholder følgende verdier for varmeoverføring fra husholdningsapparater:

• TV-apparat - 0,2 kW;
• personlig datamaskin - 0,3 kW;
• Siden kjøleskapet konverterer omtrent 30% av forbrukt strøm til varme, inkluderer programmet 1/3 av den angitte figuren i beregningene.

Kompressoren og radiatoren til et konvensjonelt kjøleskap avgir varme til luften rundt

Råd. Varmespredningen på utstyret ditt kan avvike fra de angitte verdiene. Eksempel: forbruket av en spillcomputer med en kraftig videoprosessor når 500-600 W, en bærbar PC - 50-150 W. Å vite tallene i programmet, er det enkelt å finne de nødvendige verdiene: For en spill-PC, velg 2 standarddatamaskiner, i stedet for en bærbar PC, ta en TV-mottaker.

Kalkulatoren lar deg ekskludere varmeøkning fra tilluften, men å velge denne kategorien er ikke helt riktig. Luftstrømmer sirkulerer i alle fall gjennom boligen og bringer varme fra andre rom, for eksempel kjøkkenet. Det er bedre å spille det trygt og inkludere dem i beregningen av klimaanlegget, slik at ytelsen er tilstrekkelig til å skape en behagelig temperatur.

Hovedresultatet av kraftberegningen måles i kilowatt, sekundærresultatet er i britiske varmeenheter (BTU). Forholdet er som følger: 1 kW ≈ 3412 BTU eller 3,412 kBTU. Hvordan velge et delt system basert på de oppnådde tallene, les videre.

Hva er SCR for industrilokaler

Større er ikke bedre

Klimaanleggssystemer i industrilokaler (ACS) er nødvendige for å gi de nødvendige luftparametrene i industrilokaler. Innendørs klimaanlegg utføres i forbindelse med ventilasjon og noen ganger oppvarming. Imidlertid kan de mest avanserte systemene håndtere alle tre funksjonene.

Ifølge byggefirmaer går omtrent 15% av pengene som brukes på bygging av datasentre og bedrifter med komplekse teknologiske prosesser til organisering av innendørs klimaanlegg. Moderne klimaanlegg på industrilokaler er en kostbar oppgave som tar opptil 60% av midlene som brukes til å vedlikeholde en bygning.

Beregningsmetode og formler

Fra en useriøs bruker er det ganske logisk å ikke stole på tallene som er oppnådd på en online kalkulator. For å sjekke resultatet av å beregne kraften til enheten, bruk den forenklede metoden som er foreslått av produsentene av kjøleutstyr.

Så, den nødvendige kuldeytelsen til et innenlands klimaanlegg beregnes med formelen:

Forklaring av betegnelser:

• Qtp - varmestrøm inn i rommet fra gaten gjennom bygningskonstruksjoner (vegger, gulv og tak), kW;
• Ql - varmespredning fra leietakere, kW;
• Qbp ​​- varmeinngang fra husholdningsapparater, kW.

Det er lett å finne ut varmeoverføringen til husholdningsapparater - se i produktpasset og finn egenskapene til den forbrukte elektriske kraften. Nesten all forbrukt energi omdannes til varme.

Et viktig poeng. Et unntak fra regelen er kjøleenheter og enheter som fungerer i start / stopp-modus. Innen 1 time vil kjøleskapskompressoren frigjøre en mengde varme som tilsvarer 1/3 av det maksimale forbruket som er spesifisert i bruksanvisningen.

Kompressoren til et kjøleskap hjemme konverterer nesten all forbrukt strøm til varme, men den fungerer i periodisk modus
Varmeinngang fra mennesker bestemmes av forskriftsdokumenter:

• 100 W / t fra en person i ro;
• 130 W / t - mens du går eller gjør lett arbeid;
• 200 W / t - under tung fysisk anstrengelse.

For beregninger tas den første verdien - 0,1 kW. Det gjenstår å bestemme mengden varme som trenger inn utenfra gjennom veggene ved hjelp av formelen:

• S - kvadratet til det avkjølte rommet, m²;
• h er takhøyden, m;
• q er den spesifikke termiske karakteristikken som er referert til rommets volum, W / m³.

Formelen lar deg utføre en samlet beregning av varmestrømmer gjennom de ytre gjerdene til et privat hus eller leilighet ved hjelp av den spesifikke karakteristikken q. Verdiene aksepteres som følger:

1. Rommet ligger på den skyggefulle siden av bygningen, vinduearealet overstiger ikke 2 m², q = 30 W / m³.
2. Med et gjennomsnittlig belysnings- og glassområde blir en spesifikk karakteristikk på 35 W / m³ tatt.
3. Rommet ligger på solsiden eller har mange gjennomsiktige strukturer, q = 40 W / m³.

Etter å ha bestemt varmeforsterkningen fra alle kilder, legg til tallene som er oppnådd ved hjelp av den første formelen. Sammenlign resultatene av den manuelle beregningen med resultatene til den elektroniske kalkulatoren.

Et stort glassområde innebærer en økning i klimaanleggets kjølekapasitet

Når det er nødvendig å ta hensyn til varmetilførselen fra ventilasjonsluften, øker enhetens kjølekapasitet med 15-30%, avhengig av valutakursen. Når du oppdaterer luftmiljøet en gang i timen, multipliserer du beregningsresultatet med faktoren 1,16-1,2.

Hovedkortet som varmekilde.

Det er ingen hemmelighet for de fleste at hovedkortet, som sikrer driften av nodene som er installert på det, selv bruker strøm og genererer varme. Varme sendes ut fra brikkesettens nord- og sørbroer, strømforsyningene til datanodene, og også komponentene i de elektroniske kretsene som bare er plassert på den. Dessuten er denne varmespredningen jo større jo mer produktiv datamaskinen din er. Og selv under drift, endres varmeutløsningen avhengig av arbeidsmengden til nodene.

Brikkesett.

Northbridge-brikken har den høyeste varmespredningen, som gir prosessoren busser. Og jobber ofte med minnemoduler (i noen modeller av moderne prosessorer utfører de selv denne funksjonen). Derfor kan deres varmespredningskraft nå fra 20 til 30 W. Produsenten indikerer vanligvis ikke varmespredningen, som generelt den totale varmespredningen på hovedkortet.

Et indirekte tegn på generering av høy varme er tilstedeværelsen av en omformer som driver den i umiddelbar nærhet og et forbedret kjølesystem (vifte, varmerør). Husk at kraft og kjøling skal holde brikkesettet i gang med topp ytelse.

Nå utgjør en fase av en slik strømkilde opptil 35 watt utgangseffekt. Strømforsyningsfasen inneholder et par MOSFET-er, en induktor og en eller flere oksydkondensatorer.

Hukommelse.

Moderne høyhastighetsminnemoduler har også ganske høy varmespredning. Et indirekte tegn på dette er tilstedeværelsen av en separat strømkilde og tilstedeværelsen av en ekstra varmeavleder (metallplater) installert på minnebrikken. Varmespredningseffekten til minnemoduler avhenger av kapasitet og driftsfrekvens. Den kan nå 10 - 15 W per modul (eller 1,5 - 2,5 W per minnebrikke som ligger på modulen, avhengig av ytelse). Minnestrømforsyningen forsvinner 2 til 3 watt strøm per minnemodul.

PROSESSOR.

Moderne prosessorer har et strømforbruk på opptil 125 og til og med 150 W (strømforbruket når 100 A), så de får strøm fra en separat strømkilde som inneholder opptil 24 faser (grener) som fungerer på en last. Effekten som ledes av prosessorens strømforsyning for slike prosessorer, når 25 - 30 watt. Prosessordokumentasjonen spesifiserer ofte parameteren TDP (termisk designeffekt), som karakteriserer prosessens varmespredning.

Skjermkort.

Det er ingen ekstra strømforsyninger for skjermkort på moderne hovedkort. De er plassert på skjermkortene selv, siden kraften deres avhenger betydelig av driftsmodus og grafikkprosessorer som brukes. Skjermkort med ekstra strømforsyning (omformere) får strøm via en ekstra strømforsyningsgren med en spenning på +12 V.

Elementbunnen til hovedkortet som varmekilde.

På grunn av veksten i antall eksterne enheter, øker også antallet eksterne porter, som kan brukes til å koble til eksterne enheter som ikke har egne strømforsyninger (for eksempel eksterne harddisker på USB-porter). Én USB-port er opptil 0,5 A, og det kan være opptil 12 slike porter. Derfor er det ofte installert ekstra strømforsyning på hovedkortet for å vedlikeholde dem.

Vi må ikke glemme at varme genereres på en eller annen måte av alle radioelementer som er installert på hovedkortet. Dette er spesialiserte chips, motstander, dioder og til og med kondensatorer. Hvorfor til og med? Fordi det antas at det ikke frigjøres strøm på kondensatorer som fungerer på likestrøm (bortsett fra den ubetydelige effekten forårsaket av lekkasjestrømmer). Men på et ekte hovedkort er det ingen ren likestrøm - strømforsyningene er slått på, belastningene er dynamiske og det er alltid vekselstrøm i kretsene. Og så begynner varmen å frigjøres, hvis kraft avhenger av kvaliteten på kondensatorene (ESR-verdi) og størrelsen og frekvensen til disse strømningene (deres harmoniske).Og antallet faser av omformerens strømforsyning til prosessoren har nådd 24, og det er ingen forutsetninger for reduksjon på hovedkort av høy kvalitet.

Den totale varmespredningskraften til hovedkortet (bare ett!) Kan nå 100W når det er topp.

Varmespredning av strømforsyninger innebygd i hovedkortet.

Faktum er at nå, med veksten av strømmen som forbrukes av datanodene (skjermkort, prosessor, minnemoduler, brikkesett fra nord- og sørbroen), leveres strømmen fra spesielle strømforsyninger på hovedkortet. Disse kildene representerer en svikt i flerfase (fra 1 til 12 faser) omformere som opererer fra en 5 - 12V kilde og leverer en gitt strøm (10 - 100 A) til forbrukere med en utgangsspenning på 1 - 3V. Alle disse kildene har en virkningsgrad på omtrent 72 - 89%, avhengig av elementbasen som brukes i dem. Ulike produsenter bruker forskjellige metoder for å spre den genererte varmen. Fra enkel varmespredning til hovedkortet ved lodding av MOSFET-nøkkeltransistorer til en trykt leder på brettet, til spesielle kjølerør med spesielle vifter.

Den innebygde strømforsyningen er en konvensjonell inverter, med en flerfasetilkobling, disse er flere (antallet tilsvarer antall faser) synkroniserte og trinnvise omformere som opererer på samme belastning.

Et eksempel på evaluering av varmespredning i kjeden "prosessor - polyfase inverter - strømforsyning".

Beregningen av varmespredningseffekten i "prosessor - polyfase inverter - strømforsyning" kjeden utføres basert på kraften til sluttforbrukeren i "prosessor" kjeden.

Faktum er at nå, med veksten av kraften som forbrukes av datanodene (skjermkort, prosessor, minnemoduler, brikkesett fra nord- og sørbroen), leveres strømmen fra spesielle strømforsyninger på hovedkortet. Disse kildene representerer en svikt i flerfase (fra 1 til 12 faser) omformere som opererer fra en 5 - 12V kilde og leverer en gitt strøm (10 - 100 A) til forbrukere med en utgangsspenning på 1 - 3V. Alle disse kildene har en virkningsgrad på omtrent 72 - 89%, avhengig av elementbasen som brukes i dem. Den innebygde strømforsyningen er en konvensjonell inverter, med en flerfasetilkobling, disse er flere (antallet tilsvarer antall faser) synkroniserte og trinnvise omformere som opererer på samme belastning. Ulike produsenter bruker forskjellige metoder for å spre den genererte varmen. Fra enkel varmespredning til hovedkortet ved lodding av MOSFET-nøkkeltransistorer til en trykt leder på brettet, til spesielle kjølerør med spesielle vifter. Omtrentlig beregning av varmespredning langs strømforsyningskjeden.

La oss vurdere denne kjeden.

Resultatet av vurderingen vil være svaret på spørsmålet: "Hvilken strøm tildeles strømforsyningen til enheten som ligger på hovedkortet?"

Ta AMD Phenom ™ II X4 3200-prosessoren, som har et 125 W toppstrømforbruk (TDP). Dette, som allerede nevnt ovenfor, med tilstrekkelig høy nøyaktighet av varmeavgivelsen.

Polyfase-omformeren som prosessoren ovenfor får strøm fra, praktisk talt uavhengig av antall faser, med en virkningsgrad på 78% (vanligvis), genererer 27,5 W varme på sitt høydepunkt.

Totalt når den totale varmespredningen i strømkretsen til AMD Phenom ™ II X4 3200-prosessoren og dens strømforsyning (inverter) 152,5 W.

Andelen varmespredning i strømforsyningsenheten som tilskrives denne prosessoren vil være (med tanke på strømforsyningseffektiviteten) mer enn 180 W på toppen av prosessorbelastningen.

For å beregne andelen av strømmen (strømmen) som leveres til en gitt krets for PSU, brukes en total effekt på 152,5 watt. For å oversette denne kraften, må du vite fra hvilken spenning denne kretsen får strøm. Og dette avhenger ikke så mye av prosessoren og strømforsyningsenheten (PSU), men av hovedkortets design.Hvis strøm leveres fra en spenning på 12V, beregnes den fra den totale strømmen som forbrukes i denne kretsen, konverterer denne strømmen til strøm, og vi får, ved en kretsspenning på 12V, den totale strømmen som forbrukes fra PSU for prosessorens strømkrets er 12,7A.

Et eksempel på et rom på 20 kvm. m

La oss vise beregningen av kapasiteten for klimaanlegg en liten leilighet - studio med et areal på 20 m² med en takhøyde på 2,7 m. Resten av de opprinnelige dataene:

• belysning - medium;
• antall innbyggere - 2;
• plasma TV-panel - 1 stk.
• datamaskin - 1 stk.
• kjøleskap strømforbruk - 200 W;
• hyppigheten av luftutskifting uten å ta hensyn til kjøkkenhette som regelmessig fungerer - 1.

Varmeutslipp fra beboere er 2 x 0,1 = 0,2 kW, fra husholdningsapparater, med tanke på samtidighet - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW, fra siden av kjøleskapet - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Rom med gjennomsnittlig belysning, spesifikk karakteristikk q = 35 W / m³. Vi vurderer varmestrømmen fra veggene:

Qtp = 20 x 2,7 x 35/1000 = 1,89 kW.

Den endelige beregningen av klimaanleggets kapasitet ser slik ut:

Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW, pluss kjøleforbruk for ventilasjon 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.

Bevegelsen av luftstrømmer rundt huset under ventilasjonsprosessen

Viktig! Ikke forveksle generell ventilasjon med hjemmeventilasjon. Luftstrømmen som kommer inn gjennom åpne vinduer er for stor og endres av vindkast. En kjøler bør ikke og kan normalt ikke kondisjonere et rom der et ukontrollert volum av uteluft flyter fritt.

Velge et klimaanlegg med strøm

Delte systemer og andre kjøleenheter produseres i form av modellinjer med produkter med standard ytelse - 2,1, 2,6, 3,5 kW og så videre. Noen produsenter indikerer kraften til modeller i tusenvis av britiske termiske enheter (kBTU) - 07, 09, 12, 18, etc. Korrespondanse av klimaanlegg, uttrykt i kilowatt og BTU, er vist i tabellen.

Henvisning. Fra betegnelsene i kBTU gikk de populære navnene på kjøleenheter av forskjellig kulde, "ni" og andre.

Å vite den nødvendige ytelsen i kilowatt og keiserlige enheter, velg et delt system i samsvar med anbefalingene:

1. Den optimale effekten til klimaanlegget til husholdningen ligger i området -5 ... + 15% av den beregnede verdien.
2. Det er bedre å gi en liten margin og avrunde resultatet oppnådd i retning av økning - til nærmeste produkt i modellområdet.
3. Hvis den beregnede kjølekapasiteten overstiger kapasiteten til standardkjøleren med en hundredel kilowatt, bør du ikke runde opp.

Eksempel. Resultatet av beregninger er 2,13 kW, den første modellen i serien utvikler en kjølekapasitet på 2,1 kW, den andre - 2,6 kW. Vi velger alternativ nr. 1 - et 2,1 kW klimaanlegg, som tilsvarer 7 kBTU.

Eksempel to. I forrige avsnitt beregnet vi ytelsen til enheten for en studioleilighet - 3,08 kW og falt mellom 2,6-3,5 kW-modifikasjonene. Vi velger et delt system med høyere kapasitet (3,5 kW eller 12 kBTU), siden tilbakeføring til et mindre system ikke vil holde seg innenfor 5%.

For referanse. Vær oppmerksom på at strømforbruket til klimaanlegg er tre ganger mindre enn kjølekapasiteten. Enheten på 3,5 kW vil "trekke" rundt 1200 W strøm fra nettverket i maksimal modus. Årsaken ligger i kjølemaskinens driftsprinsipp - "splitt" genererer ikke kulde, men overfører varme til gaten.

De aller fleste klimasystemer er i stand til å operere i to moduser - kjøling og oppvarming i den kalde årstiden. Videre er varmeeffektiviteten høyere, siden kompressormotoren, som bruker strøm, i tillegg varmer freon-kretsen. Effektforskjellen i kjøle- og oppvarmingsmodus er vist i tabellen ovenfor.

La oss vurdere et eksempel:

Det er nødvendig å etablere den termiske balansen til et frittstående elektrisk skap med dimensjonene 2000x800x600mm, laget av stål, med en beskyttelsesgrad som ikke er lavere enn IP54. Varmetapet på alle komponentene i skapet er Pv = 550 W.

På forskjellige tider av året kan omgivelsestemperaturen variere betydelig, så vi vil vurdere to tilfeller.

La oss beregne vedlikehold av temperaturen inne i skapet Ti = + 35 ° C ved utetemperaturen

om vinteren: Ta = -30оС

om sommeren: Ta = + 40оС

1. La oss beregne det effektive området til det elektriske skapet.

Siden området måles i m2, bør dimensjonene konverteres til meter.

A = 1,8 H (W + D) + 1,4 W D = 1,8 2000/1000 (800 + 600) / 1000 + 1,4 800/1000 600/1000 = 5,712 m2

2. Bestem temperaturforskjellen for forskjellige perioder:

om vinteren: ∆T = Ti - Ta = 35 - (-30) = 65 KK

om sommeren: ∆T = Ti - Ta = 35 - 40 = -5оK

3. La oss beregne kraften:

om vinteren: Pk = Pv - k · A · ∆T = 550 - 5.5 · 5.712 · 65 = -1492 W.

om sommeren: Pk = Pv - k · A · ∆T = 550 - 5.5 · 5.712 · (-5) = 707 W.

For pålitelig drift av klimakontrollanordninger er de vanligvis "underbelastet" med ca. 10% i kraft, og derfor legges ca 10% til beregningene.

Dermed, for å oppnå en termisk balanse om vinteren, bør det brukes et varmeapparat med en effekt på 1600 - 1650 W (forutsatt at utstyret inne i skapet er i konstant drift). I den varme perioden bør varmen fjernes med en effekt på ca. 750-770 W.

Oppvarming kan utføres ved å kombinere flere ovner, det viktigste er å samle den nødvendige oppvarmingskraften totalt. Det er å foretrekke å ta varmeovner med en vifte, da de gir bedre varmefordeling inne i skapet på grunn av tvungen konveksjon. For å kontrollere driften av varmeovnene brukes termostater med en normalt lukket kontakt, satt til en responstemperatur lik vedlikeholdstemperaturen inne i skapet.

Forskjellige enheter brukes til kjøling: filtervifter, luft / luft varmevekslere, klimaanlegg som arbeider etter varmepumpeprinsippet, luft / vann varmevekslere, kjølere. Den spesifikke anvendelsen av denne eller den andre enheten skyldes forskjellige faktorer: temperaturforskjellen ∆T, den nødvendige IP-beskyttelsesgraden osv.

I vårt eksempel, i løpet av en varm periode ∆T = Ti - Ta = 35 - 40 = -5оK. Vi fikk en negativ temperaturforskjell, noe som betyr at det ikke er mulig å bruke filtervifter. For å bruke filtervifter og luft / luft varmevekslere, må ∆T være større enn eller lik 5oK. Det vil si at omgivelsestemperaturen skal være minst 5oK lavere enn den som er nødvendig i skapet (temperaturforskjellen i Kelvin er lik temperaturforskjellen i Celsius).