Emne 6. Beregning af luftudveksling under klimaanlæg

Online lommeregner til beregning af kølekapacitet

For uafhængigt at vælge strømmen til et klimaanlæg til hjemmet skal du bruge den forenklede metode til beregning af området i kølerummet, implementeret i lommeregneren. Nuancerne i online-programmet og de indtastede parametre er beskrevet nedenfor i instruktionerne.

Bemærk. Programmet er velegnet til beregning af ydeevnen for husholdningskøleskabe og split-systemer installeret i små kontorer. Aircondition af lokaler i industribygninger er en mere kompleks opgave løst ved hjælp af specialiserede softwaresystemer eller beregningsmetoden for SNiP.

Instruktioner til brug af programmet

Nu forklarer vi trin for trin, hvordan man beregner klimaanlæggets effekt på den præsenterede lommeregner:

1. I de første 2 felter skal du indtaste værdierne for rummets areal i kvadratmeter og loftets højde.
2. Vælg belysningsgraden (sollys) gennem vinduesåbningerne. Sollys, der trænger ind i rummet, opvarmer desuden luften - denne faktor skal tages i betragtning.
3. I det næste rullemenu skal du vælge antallet af langvarige beboere i rummet.
4. På de resterende faner skal du vælge antallet af tv'er og pc'er i klimaanlægget. Under drift genererer disse husholdningsapparater også varme og bogføres.
5. Hvis der er installeret et køleskab i rummet, skal du indtaste værdien af ​​husholdningsapparatets elektriske effekt i det næstsidste felt. Karakteristikken er let at lære af produktets brugsanvisning.
6. Den sidste fane giver dig mulighed for at tage højde for tilluften, der kommer ind i kølezonen på grund af ventilation. Ifølge lovgivningsmæssige dokumenter er den anbefalede mangfoldighed for beboelsesejendomme 1-1,5.

Til reference. Luftkursen viser, hvor mange gange i løbet af en time luften i rummet er helt fornyet.

Lad os forklare nogle af nuancerne ved korrekt udfyldning af felterne og valg af faner. Når du angiver antallet af computere og fjernsyn, skal du overveje at bruge dem samtidigt. For eksempel bruger en lejer sjældent begge apparater på samme tid.

Følgelig vælges en enhed til husholdningsapparater, der bruger mere energi - en computer - for at bestemme den krævede effekt fra split-systemet. Tv-modtagerens varmeafledning tages ikke i betragtning.

Regnemaskinen indeholder følgende værdier for varmeoverførsel fra husholdningsapparater:

• TV-apparat - 0,2 kW;
• personlig computer - 0,3 kW;
• Da køleskabet omdanner ca. 30% af den forbrugte elektricitet til varme, inkluderer programmet 1/3 af det indtastede tal i beregningerne.

Kompressoren og radiatoren i et konventionelt køleskab afgiver varme til den omgivende luft

Råd. Varmeafledningen af ​​dit udstyr kan afvige fra de angivne værdier. Eksempel: forbruget af en spillecomputer med en kraftig videoprocessor når 500-600 W, en bærbar computer - 50-150 W. At kende numrene i programmet er det let at finde de nødvendige værdier: til en gaming-pc skal du vælge 2 standardcomputere, i stedet for en bærbar computer skal du tage 1 tv-modtager.

Lommeregneren giver dig mulighed for at udelukke varmeforøgelse fra tilluften, men det er ikke helt korrekt at vælge denne fane. Luftstrømme cirkulerer under alle omstændigheder gennem boligen og bringer varme fra andre rum, såsom køkkenet. Det er bedre at spille det sikkert og inkludere dem i beregningen af ​​klimaanlægget, så dets ydeevne er tilstrækkelig til at skabe en behagelig temperatur.

Hovedresultatet af effektberegningen måles i kilowatt, det sekundære resultat er i britiske termiske enheder (BTU). Forholdet er som følger: 1 kW ≈ 3412 BTU eller 3.412 kBTU. Hvordan man vælger et split-system baseret på de opnåede tal, læs videre.

Hvad er SCR for industrielle lokaler

Større er ikke bedre

Klimaanlæg i industrielle lokaler (ACS) er nødvendige for at give de nødvendige luftparametre i industrielle lokaler. Indendørs klimaanlæg udføres i forbindelse med ventilation og undertiden opvarmning. De mest avancerede systemer kan dog håndtere alle tre funktioner.

Ifølge byggefirmaer går cirka 15% af pengene brugt til opførelse af datacentre og virksomheder med komplekse teknologiske processer til organisering af indendørs klimaanlæg. Moderne klimaanlæg på industrielle lokaler er en dyr opgave, der tager op til 60% af de midler, der bruges til at vedligeholde en bygning.

Beregningsmetode og formler

Fra en omhyggelig brugeres side er det ret logisk ikke at stole på de tal, der er opnået på en online-regnemaskine. Brug den forenklede metode, der er foreslået af producenterne af køleudstyr, for at kontrollere resultatet af beregningen af ​​enhedens effekt.

Så den krævede kolde ydeevne for et klimaanlæg til hjemmet beregnes ved hjælp af formlen:

Forklaring af betegnelser:

• Qtp - varmestrøm ind i rummet fra gaden gennem bygningskonstruktioner (vægge, gulve og lofter), kW;
• Ql - varmeafledning fra lejere i lejligheden, kW;
• Qbp ​​- varmeindgang fra husholdningsapparater, kW.

Det er let at finde ud af varmeoverførslen fra husholdningsapparater - se i produktpasset og find egenskaberne ved den forbrugte elektriske strøm. Næsten al den forbrugte energi omdannes til varme.

Et vigtigt punkt. En undtagelse fra reglen er køleenheder og enheder, der fungerer i start / stop-tilstand. Inden for 1 time frigiver køleskabskompressoren en rummængde, der svarer til 1/3 af det maksimale forbrug, der er specificeret i driftsvejledningen, ind i rummet.

Kompressoren i et køleskab til hjemmet konverterer næsten al den forbrugte elektricitet til varme, men den fungerer i intermitterende tilstand
Varmeindgang fra mennesker bestemmes af lovgivningsmæssige dokumenter:

• 100 W / h fra en person i hvile;
• 130 W / h - mens du går eller laver let arbejde;
• 200 W / h - under tung fysisk anstrengelse.

Til beregninger tages den første værdi - 0,1 kW. Det er stadig at bestemme mængden af ​​varme, der trænger udefra gennem væggene ved hjælp af formlen:

• S - kvadratet i det afkølede rum, m²;
• h er lofthøjden, m;
• q er den specifikke termiske egenskab, der henvises til rumets volumen, W / m³.

Formlen giver dig mulighed for at udføre en samlet beregning af varmestrømme gennem de ydre hegn i et privat hus eller lejlighed ved hjælp af den specifikke karakteristik q. Dens værdier accepteres som følger:

1. Rummet ligger på den skyggefulde side af bygningen, vinduesarealet overstiger ikke 2 m², q = 30 W / m³.
2. Med et gennemsnitligt belysnings- og glasareal tages en specifik egenskab på 35 W / m³.
3. Rummet ligger på solsiden eller har mange gennemskinnelige strukturer, q = 40 W / m³.

Efter at have bestemt varmeforøgelsen fra alle kilder, tilføj de opnåede tal ved hjælp af den første formel. Sammenlign resultaterne af den manuelle beregning med resultaterne fra online-regnemaskinen.

Et stort glasområde indebærer en forøgelse af klimaanlæggets kølekapacitet

Når det er nødvendigt at tage højde for varmetilførslen fra ventilationsluften, stiger enhedens kølekapacitet med 15-30% afhængigt af valutakursen. Ved opdatering af luftmiljøet 1 gang i timen multipliceres beregningsresultatet med en faktor på 1,16-1,2.

Bundkortet som varmekilde.

Det er ingen hemmelighed for de fleste, at bundkortet, der sikrer driften af ​​de noder, der er installeret på det, selv forbruger elektricitet og genererer varme. Varme udsendes af de nordlige og sydlige broer af chipset, strømforsyningerne til computernoderne og også komponenterne i de elektroniske kredsløb, der simpelthen er placeret på det. Desuden er denne varmeafledning jo større jo mere produktiv din computer er. Og selv under drift ændres varmeudgivelsen afhængigt af dens belastning.

Chipsæt.

Northbridge-chippen har den højeste varmeafledning, som forsyner processoren med busser. Og arbejder ofte med hukommelsesmoduler (i nogle modeller af moderne processorer udfører de selv denne funktion). Derfor kan deres varmeafledningseffekt nå fra 20 til 30 W. Producenten angiver normalt ikke deres varmeafledning, da generelt den samlede varmeafledning af bundkortet.

Et indirekte tegn på høj varmeproduktion er tilstedeværelsen af ​​en inverter til at drive den i umiddelbar nærhed og et forbedret kølesystem (ventilator, varmeledninger). Husk, at strøm og afkøling skal holde chipsættet kørende med maksimal ydelse.

Nu udgør en fase af en sådan strømkilde op til 35 watt udgangseffekt. Strømforsyningsfasen indeholder et par MOSFET'er, en induktor og en eller flere oxidkondensatorer.

Hukommelse.

Moderne højhastighedshukommelsesmoduler har også en forholdsvis høj varmeafledning. Et indirekte tegn på dette er tilstedeværelsen af ​​en separat strømkilde og tilstedeværelsen af ​​en ekstra køleplade (metalplader) installeret på hukommelseschippen. Varmespredningseffekten for hukommelsesmoduler afhænger af dens kapacitet og driftsfrekvens. Det kan nå 10 - 15 W pr. Modul (eller 1,5 - 2,5 W pr. Hukommelseschip placeret på modulet afhængigt af ydelse). Hukommelsesstrømforsyningen spreder 2 til 3 watt strøm pr. Hukommelsesmodul.

CPU.

Moderne processorer har et strømforbrug på op til 125 og endda 150 W (det nuværende forbrug når 100 A), så de får strøm fra en separat strømkilde, der indeholder op til 24 faser (grene), der kører på en belastning. Den strøm, der spredes af processorens strømforsyning til sådanne processorer, når 25-30 watt. Processordokumentationen specificerer ofte parameteren TDP (termisk designeffekt), som karakteriserer processors varmeafledning.

Video kort.

Der er ingen ekstra strømforsyninger til grafikkort på moderne bundkort. De er placeret på videokortene selv, da deres effekt afhænger væsentligt af driftstilstanden og de anvendte grafikprocessorer. Videokort med ekstra strømforsyning (invertere) får strøm via en ekstra strømforsyningsgren med en spænding på +12 V.

Elementbunden på bundkortet som varmekilde.

På grund af antallet af eksterne enheder vokser antallet af eksterne porte også, hvilket kan bruges til at forbinde eksterne enheder, der ikke har deres egen strømforsyning (for eksempel eksterne harddiske på USB-porte). Én USB-port er op til 0,5 A, og der kan være op til 12 sådanne porte, hvorfor der ofte installeres ekstra strømforsyninger på bundkortet for at vedligeholde dem.

Vi må ikke glemme, at varme genereres på en eller anden måde af alle radioelementer, der er installeret på bundkortet. Disse er specialchips, modstande, dioder og endda kondensatorer. Hvorfor endda? Fordi det menes, at der ikke frigøres strøm på kondensatorer, der fungerer på jævnstrøm (undtagen den ubetydelige effekt forårsaget af lækstrømme). Men i et rigtigt bundkort er der ingen ren jævnstrøm - strømforsyningerne er skiftet, belastningerne er dynamiske, og der er altid skiftende strømme i deres kredsløb. Og så begynder varmen at blive frigivet, hvis effekt afhænger af kondensatorernes kvalitet (ESR-værdi) og størrelsen og frekvensen af ​​disse strømme (deres harmoniske).Og antallet af faser af inverterens strømforsyning til processoren er nået 24, og der er ingen forudsætninger for reduktion af disse på bundkort af høj kvalitet.

Den samlede varmespredningseffekt på et bundkort (kun en!) Kan nå 100W på sit højeste.

Varmeafledning af strømforsyninger indbygget i systemkortet.

Faktum er, at nu, med væksten i den strøm, der forbruges af computernoderne (grafikkort, processor, hukommelsesmoduler, chipsæt fra nord- og sydbroen), leveres deres strøm fra specielle strømforsyninger placeret på bundkortet. Disse kilder repræsenterer en fejl i flerfase-omformere (fra 1 til 12 faser), der opererer fra en 5 - 12V kilde og leverer en given strøm (10-100 A) til forbrugere med en udgangsspænding på 1 - 3V. Alle disse kilder har en effektivitet på ca. 72 - 89% afhængigt af den anvendte elementbase. Forskellige producenter bruger forskellige metoder til at sprede den genererede varme. Fra simpel varmeafledning til bundkortet ved lodning af MOSFET-nøgletransistorer til en trykt leder på tavlen til specielle kølerør med specielle blæsere.

Den indbyggede strømforsyning er en konventionel inverter med en flerfasetilslutning, disse er adskillige (antallet svarer til antallet af faser) synkroniserede og trinvise invertere, der fungerer på samme belastning.

Et eksempel på evaluering af varmeafledning i kæden "processor - polyfase inverter - strømforsyning".

Beregningen af ​​varmeafledningseffekten i "processor - polyfase inverter - strømforsyning" kæden udføres baseret på slutforbrugerens effekt i "processor" kæden.

Faktum er, at nu, med væksten i den strøm, der forbruges af computernoderne (grafikkort, processor, hukommelsesmoduler, chipsæt fra nord- og sydbroen), leveres deres strøm fra specielle strømforsyninger placeret på bundkortet. Disse kilder repræsenterer en fiasko af flerfase (fra 1 til 12 faser) invertere, der opererer fra en 5 - 12V kilde og leverer en given strøm (10 - 100 A) til forbrugere med en udgangsspænding på 1 - 3V. Alle disse kilder har en effektivitet på ca. 72 - 89% afhængigt af den anvendte elementbase. Den indbyggede strømforsyning er en konventionel inverter med en flerfasetilslutning, disse er adskillige (antallet svarer til antallet af faser) synkroniserede og trinvise invertere, der fungerer på samme belastning. Forskellige producenter bruger forskellige metoder til at sprede den genererede varme. Fra simpel varmeafledning til bundkortet ved lodning af MOSFET-nøgletransistorer til en trykt leder på tavlen til specielle kølerør med specielle blæsere. Omtrentlig beregning af varmeafledning langs strømforsyningskæden.

Lad os overveje denne kæde.

Resultatet af overvejelse vil være svaret på spørgsmålet: "Hvilken strøm tildeles strømforsyningen til enheden placeret på bundkortet?"

Tag AMD Phenom ™ II X4 3200-processor, som har et 125 W peak-strømforbrug (TDP). Dette, som allerede nævnt ovenfor, med en tilstrækkelig høj nøjagtighed af dets varmeafgivelse.

Polyfase-inverteren, hvorfra ovennævnte processor drives, praktisk talt uanset antallet af faser, med en effektivitet på 78% (normalt) genererer 27,5 W varme ved sit højdepunkt.

I alt når den samlede varmeafledning i strømkredsen til AMD Phenom ™ II X4 3200-processoren og dens strømforsyning (inverter) 152,5 W.

Andelen af ​​varmeafledning i strømforsyningsenheden, der kan tilskrives denne processor, vil være (under hensyntagen til strømforsyningseffektiviteten) mere end 180 W ved processorbelastningens top.

For at beregne andelen af ​​den strøm (strøm), der leveres til et givet kredsløb til PSU'en, anvendes en samlet effekt på 152,5 watt. For at oversætte denne effekt skal du vide, fra hvilke spændinger dette kredsløb får strøm. Og det afhænger ikke så meget af processoren og strømforsyningsenheden (PSU), men af ​​bundkortets design.Hvis der tilføres strøm fra en spænding på 12V, beregnes den ud fra den samlede strøm, der forbruges i dette kredsløb, der konverterer denne effekt til strøm, og vi får ved en kredsløbsspænding på 12V den samlede strøm, der forbruges fra PSU'en til processorens strømkreds er 12,7A.

Et eksempel på et værelse på 20 kvm. m

Lad os vise beregningen af ​​kapaciteten til aircondition en lille lejlighed - studie med et areal på 20 m² med en lofthøjde på 2,7 m. Resten af ​​de oprindelige data:

• belysning - medium;
• antal beboere - 2;
• plasma-tv-panel - 1 stk.
• computer - 1 stk.
• køleskabs elforbrug - 200 W;
• hyppigheden af ​​luftudskiftning uden hensyntagen til den periodisk fungerende køkkenhætte - 1.

Varmeemission fra beboere er 2 x 0,1 = 0,2 kW fra husholdningsapparater under hensyntagen til samtidighed - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW fra siden af ​​køleskabet - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Værelse med gennemsnitlig belysning, specifik karakteristik q = 35 W / m³. Vi overvejer strømmen af ​​varme fra væggene:

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

Den endelige beregning af klimaanlæggets kapacitet ser sådan ud:

Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW plus køleforbrug til ventilation 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.

Bevægelse af luftstrømme rundt i huset under ventilationsprocessen

Vigtig! Bland ikke generel ventilation med hjemmeventilation. Luftstrømmen, der kommer ind gennem åbne vinduer, er for stor og ændres af vindstød. En køler bør ikke og kan normalt ikke konditionere et rum, hvor et ukontrolleret volumen af ​​udeluft strømmer frit.

Valg af et klimaanlæg med strøm

Opdelte systemer og andre køleenheder produceres i form af modelinjer med produkter med standardydelse - 2.1, 2.6, 3.5 kW og så videre. Nogle producenter angiver modellernes effekt i tusindvis af britiske termiske enheder (kBTU) - 07, 09, 12, 18 osv. Korrespondance mellem klimaanlæg, udtrykt i kilowatt og BTU, er vist i tabellen.

Reference. Fra betegnelserne i kBTU gik de populære navne på køleenheder af forskellig kulde, "ni" og andre.

Ved at kende den krævede ydeevne i kilowatt og kejserlige enheder skal du vælge et delt system i overensstemmelse med anbefalingerne:

1. Husstandens klimaanlægs optimale effekt ligger i området -5 ... + 15% af den beregnede værdi.
2. Det er bedre at give en lille margen og afrunde det opnåede resultat i stigningsretningen - til det nærmeste produkt i modelområdet.
3. Hvis den beregnede kølekapacitet overstiger standardkølerens kapacitet med en hundrededel kilowatt, skal du ikke afrunde.

Eksempel. Resultatet af beregningerne er 2,13 kW, den første model i serien udvikler en kølekapacitet på 2,1 kW, den anden - 2,6 kW. Vi vælger mulighed nr. 1 - et 2,1 kW klimaanlæg, der svarer til 7 kBTU.

Eksempel to. I det foregående afsnit beregnede vi enhedens ydeevne til en studiolejlighed - 3,08 kW og faldt mellem 2,6-3,5 kW-ændringerne. Vi vælger et split-system med en højere kapacitet (3,5 kW eller 12 kBTU), da tilbageførsel til en mindre ikke holder inden for 5%.

Til reference. Bemærk, at strømforbruget til ethvert klimaanlæg er tre gange mindre end dets kølekapacitet. Enheden på 3,5 kW vil "trække" cirka 1200 W strøm fra netværket i maksimal tilstand. Årsagen ligger i driftsprincippet for kølemaskinen - "split" genererer ikke kulde, men overfører varme til gaden.

Langt størstedelen af ​​klimasystemer er i stand til at fungere i to tilstande - køling og opvarmning i den kolde årstid. Desuden er varmeeffektiviteten højere, da kompressormotoren, der bruger strøm, derudover varmer freon-kredsløbet. Effektforskellen i køle- og opvarmningstilstand vises i tabellen ovenfor.

Lad os overveje et eksempel:

Det er nødvendigt at etablere den termiske balance i et fritstående elektrisk kabinet med dimensionerne 2000x800x600mm, lavet af stål, med en beskyttelsesgrad, der ikke er lavere end IP54. Varmetabet for alle komponenter i kabinettet er Pv = 550 W.

På forskellige tidspunkter af året kan omgivelsestemperaturen variere betydeligt, så vi vil overveje to tilfælde.

Lad os beregne vedligeholdelsen af ​​temperaturen inde i kabinettet Ti = + 35 ° C ved udetemperaturen

om vinteren: Ta = -30оС

om sommeren: Ta = + 40оС

1. Lad os beregne det effektive areal af el-kabinettet.

Da området måles i m2, skal dets dimensioner konverteres til meter.

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

2. Bestem temperaturforskellen for forskellige perioder:

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

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

3. Lad os beregne effekten:

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 pålidelig drift af klimastyringsanordninger "er de normalt" underbelastede "med ca. 10% i effekt, derfor tilføjes ca. 10% til beregningerne.

For at opnå en termisk balance om vinteren skal der således anvendes et varmelegeme med en effekt på 1600 - 1650 W (forudsat at udstyret inde i kabinettet konstant fungerer). I den varme periode skal varmen fjernes med en effekt på ca. 750-770 W.

Opvarmning kan udføres ved at kombinere flere varmeapparater, det vigtigste er at samle den krævede varmeeffekt i alt. Det er at foretrække at tage varmeapparater med en ventilator, da de giver bedre varmefordeling inde i kabinettet på grund af tvungen konvektion. For at kontrollere driften af ​​varmerne anvendes termostater med en normalt lukket kontakt, indstillet til en responstemperatur svarende til vedligeholdelsestemperaturen inde i kabinettet.

Forskellige enheder anvendes til køling: filterblæsere, luft / luft varmevekslere, klimaanlæg, der fungerer efter varmepumpeprincippet, luft / vand varmevekslere, kølere. Den specifikke anvendelse af denne eller den anden enhed skyldes forskellige faktorer: temperaturforskellen ∆T, den krævede IP-grad af beskyttelse osv.

I vores eksempel i løbet af en varm periode ∆T = Ti - Ta = 35 - 40 = -5оK. Vi fik en negativ temperaturforskel, hvilket betyder, at det ikke er muligt at bruge filterblæsere. For at bruge filterblæsere og luft / luft varmevekslere skal ∆T være større end eller lig med 5oK. Omgivelsestemperaturen skal være mindst 5oK lavere end den krævede i kabinettet (temperaturforskellen i Kelvin er lig med temperaturforskellen i Celsius).