Расчет тепловыделения по потребляемой мощности

Расчет мощности систем вентиляции для серверной

Прежде чем покупать оборудование, которое будет поддерживать заданную температуру в помещении, где установлены высокотехнологичные компьютерные станции необходимо произвести вычисления теплового баланса и для того чтобы убедиться, что его производительности хватит для создания оптимально режима работы. Расчет мощности кондиционера для серверной следует производить в соответствии с требованиями, предъявляемыми к данным помещениям и согласно основных режимам работы всего находящегося там оборудования.

Основные определения и требования

Под определением серверной понимают помещения, в которых могут располагаться:

• мощные серверные станции,
• блоки хранения баз данных,
• основные телекоммуникационные устройства,
• распределительные пункты,
• различное пассивное оборудование, такое как кросс-блоки, патч-панели, распределительные шкафы.

Стандартного определения для серверной не существует, как и четкого понятия температурных режимов, поэтому при расчетах необходимого руководствоваться значениями, которые указываются в паспортных данных от производителя оборудования.

Единственное официально существующее на сегодняшний день руководство – это «Инструкция по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин», которое приводит лишь общие значения температуры и влажности для помещений, где установлено высокотехнологичное серверное оборудование.

Так, согласно данным, которые приводятся в данном руководстве СН 512-78, устанавливаются основные температурные режимы, а также влажность и скорость движения воздуха в помещениях с вычислительным и коммуникационным оборудованием. Таким образом, допускается, чтобы:

• в холодное время года температура в помещении должна быть от 18 до 25⁰C, влажность не более 75% при скорости движения воздух не больше 0,3 м/сек;
• в теплое время года значение температуры воздуха в помещении не должно превышать +28⁰C при влажности от 50 до 70% со скоростью передвижения воздушных масс не более 0,5 м/сек.

Калькулятор для расчета кондиционера

Основной функцией кондиционеров является охлаждение и поддержание заданной температуры воздуха во внутренних помещениях. Поэтому основным критерием выбора кондиционера для серверной является упрощенный расчет его охлаждающей мощности, для вычисления которой хватит простого калькулятора.

Холодопроизводительность системы кондиционирования всегда должна быть больше значения всех суммарных тепловыделении в данном помещении.

Формула для упрощённого расчета количества холодопроизводительность выглядит так:

Pk ≥ Qo + Qn + Qv,

где Pk – это холодопроизводительность кондиционера, измеряется в кВт;

      Qo – суммарные тепловыделения, работающего в помещении оборудования;

      Qn – тепловыделения производимые находящимися в помещении людьми и прочими вспомогательными приборами;

      Qм – количество тепла окружающей среды, поступающее в помещение.

Тепловыделения Qn, производимые находящимися в помещении людьми и прочими    вспомогательными приборами, как правило, не существенно и составляет не более 3-5% от общего тепловыделения, так как в серверных, как правило, отсутствует персонал, выключено основное освещение и не должно находиться другое производственное оборудование. Если же помещение обитаемо, то для расчета можно принять 100-200 ватт тепла на одного человека.

Тепло, поступающее от окружающей среды вычисляется по формуле:

Qм = V x q / 1000,

где V — это объем помещения (площадь умноженная на высоту) в м3,

      q – это коэффициент освещённости, который зависит от площади остекления и теплопроводности внешних стен и в расчетах принимается от 30 ватт/ м3 для затененных помещений до 40 ватт/ м3 для помещений с южным расположением и большой площадью остекления.

Дополнительные параметры выбора кондиционера

При выборе кондиционера необходимо также руководствоваться V объемом помещения, так как это величина напрямую определяет производительность вентиляторов охладителя в м3/час.

Холодопроизводительность системы кондиционирования и потребляемая мощность несколько разные параметры. Величина мощности охлаждения в несколько раз превышает потребляемую мощность из электрической сети, так как фреон забирает тепло в помещении и отдает его в окружающую среду. Их соотношение называют энергоэффективностью системы кондиционирования (EER). Для небольших кондиционеров это отношение лежит в диапазоне от 2 до 3,5.

Мощность работы кондиционера нередко обозначается отличными от привычных значений в киловаттах (кВт). К примеру, существует обозначение мощности в британских тепловых единицах, измеряемых в БТЕ/час, которые соответствуют количеству теплоты для массы одного английского фунта на градус температуры по шкале Фаренгейта в единицу времени.

https://www.youtube.com/watch?v=YhmPNBvdRRc

Перевод в понятную в большинстве стран мира систему измерений СИ и обратно имеет следующее соотношения, так:

1000 БТЕ/ч=293 Вт или 1Вт=3,4 БТЕ/ч.

Источник: https://ecoline-air.ru/raschet-moschnosti-kondicionera-dlya-servernoy/

Расчет теплового баланса в электротехническом шкафу

17.07.2017

Для продолжительной и бесперебойной работы электронного оборудования внутри электротехнического шкафа следует обеспечить надлежащий микроклимат внутри него, то есть постоянно поддерживать тепловой баланс.

Учитывая возможные расходы электроэнергии по поддержанию климата, температура воздуха в +35оС будет идеальным значением для устройств внутри шкафа. Ниже рассмотрим расчет мощности климатического оборудования, в том числе и на типичных примерах.

Общее уравнение для расчета баланса температуры выглядит так:

Pk=Pv– Pr [Ватт], где

• Pk [Ватт] — мощность устройства охлаждения/нагрева.
• Pv [Ватт] — потеря тепла от рассеивания.
• Pr [Ватт] — теплоизлучение/теплоотдача.

Потеря тепла от рассеивания — тепловая энергия, образующаяся внутри шкафа за счет нагревания работающих приборов.

Чтобы узнать данную величину, следует заглянуть в технические характеристики установленного оборудования, в некоторых из них дано значение тепловых потерь. Для остальных устройств следует принять потери, составляющие примерно 10% от общей мощности потребления (её также можно найти в технических характеристиках). Нужно знать КПД и степень нагрузки для более точного расчета тепловой потери отдельного электротехнического компонента.

К примеру, если КПД частотного преобразователя составляет 95%, то условно 5% от его мощности потребления уходит на нагрев. Если же во время работы этот преобразователь работает на 70% от своего номинала, то мощность его тепловых потерь составит

70 · 5 / 100 % = 3,5 %

Таким образом, тепловая мощность шкафа будет равна сумме тепловых потерь всех устройств установленных в нём.

Теплоизлучение/телоотдача — теплоотдача через корпус электротехнического шкафа (не учитывая коэффициент изоляции). Теплоотдача шкафа рассчитывается по формуле ниже и измеряется в Ваттах:

Pr= k · A · ∆T[Ватт], где

• k [Вт/м2 K] — коэффициент теплоотдачи.
• A [м2] — эффективная площадь электротехнического шкафа.
• ∆T [K] — разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа.

Коэффициент теплоотдачи — мощность излучения на 1 м2 площади поверхности. Является постоянной величиной и зависит от материала:

МатериалКоэффициент теплоотдачи

Листовая сталь	5,5 Вт/м2 K
Нержавеющая сталь	5,5 Вт/м2 K
Алюминий	12,0 Вт/м2 K
Пластмасса	3,5 Вт/м2 K

Эффективная площадь поверхности электрошкафа измеряется в соответствии со спецификациями VDE 0660, часть 500. Расчет зависит от расположения шкафа:

Один шкаф, свободно стоящий A = 1,8·H · (W + D) + 1,4 · W · D

Один шкаф, монтируемый на стену A = 1,4 · W · (H + D) + 1,8 · D · H

Крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,4 · D · (H + W) + 1,8 · W · H

Крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · H · (W + D) + 1,4 · W · D

Не крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,8 · W · H + 1,4 · W · D + D · H

Не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · W · (H + D) + D · H

Не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену, под козырьком A = 1,4 · W · H + 0,7 · W · D + D · H

где W — ширина шкафа, H — высота шкафа, D — глубина шкафа, измеряемые в метрах.

Разницу температур воздуха внутри и снаружи шкафа принято измерять в градусах Кельвина (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

Разницу находят, вычитая из температуры внутри шкафа температуру окружающей среды:

∆T = Ti – Ta, где

• Ti — температуры внутри шкафа.
• Ta — температура окружающей среды.

Если температура окружающей среды отрицательная, к примеру, Ta = -10оС, а требуемая внутри шкафа Ti = +35оС, то

∆T = 35 — (-10) = 35 + 10 = 45оK

Подставив в общее уравнение формулу по определению теплоотдачи шкафа, общее уравнение теплового баланса примет вид:

Pk = Pv – k · A · ∆T [Ватт]

Положительная величина полученной мощности указывает на то, что следует применять охлаждение, а отрицательная — нагрев.

Необходимо установить тепловой баланс отдельно стоящего электрошкафа с размерами 2000x800x600мм, изготовленного из стали, имеющего степень защиты не ниже IP54. Потери тепловой энергии всех компонентов в шкафу составляют Pv = 550 Вт.

В разное время года температура внешней среды может значительно меняться, поэтому рассмотрим два случая.

Рассчитаем поддержание температуры внутри шкафа Ti = +35оС при внешней температуре

в зимний период:        Ta = -30оС

в летний период:        Ta = +40оС

1.       Рассчитаем эффективную площадь электрошкафа. Поскольку площадь измеряется в м2, то его размеры следует перевести в метры.

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 м2

2.       Определим разницу температур для разных периодов:

в зимний период:        ∆T = Ti – Ta = 35 – (-30) = 65оK

в летний период:        ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5оK

3.       Рассчитаем мощность:

в зимний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 65 = -1492 Вт.

в летний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · (-5) = 707 Вт.

Для надежной работы устройств по поддержанию климата, их обычно «недогружают» по мощности около 10%, поэтому к расчетам добавляют порядка 10%.

Таким образом, для достижения теплового баланса в зимний период следует использовать нагреватель с мощностью 1600 — 1650 Вт (при условии постоянной работы оборудования внутри шкафа). В тёплый же период следует отводить тепло мощностью порядка 750-770 Вт.

Нагрев можно осуществлять, комбинируя несколько нагревателей, главное набрать в сумме нужную мощность нагрева. Предпочтительнее брать нагреватели с вентилятором, так как они обеспечивают лучшее распределения тепла внутри шкафа за счет принудительной конвекции. Для управления работой нагревателей применяются термостаты с нормально замкнутым контактом, настроенные на температуру срабатывания равную температуре поддержания внутри шкафа.

Для охлаждения применяются различные устройства: вентиляторы с фильтром, теплообменники воздух/воздух, кондиционеры, работающие по принципу теплового насоса, теплообменники воздух/вода, чиллеры. Конкретное применение того или иного устройства обусловлено различными факторами: разницей температур ∆T, требуемой степенью защиты IP и т.д.

В нашем примере в тёплый период ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5оK. Мы получили отрицательную разницу температур, а это значит, что применить вентиляторы с фильтром не представляется возможным. Для использования вентиляторов с фильтром и теплообменников воздух/воздух необходимо, чтобы ∆T была больше или равна 5оK. То есть чтобы температура окружающей среды была ниже требуемой в шкафу не менее чем на 5оK (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

Необходимо с помощью расчетов подобрать устройства поддержания микроклимата в шкафу, установленном в помещении. Шкаф изготовлен из стали, степень защиты не ниже IP54, его габариты 2000x800x600мм. Потери тепловой энергии всех приборов известны и составляют Pv = 550 Вт.

Требуется обеспечить внутреннюю температуру в холодный период не ниже Ti = +15оС, а в летний – не выше Ti = +35оС.

Внешняя температура равна: в зимний период Ta = 0оС, в летний период Ta = +30оС.

Необходимо выполнить следующие действия:

1.         Вычислить эффективную площадь шкафа с данными размерами (её мы уже считали A = 5,712 м2).

2.         Определить разницу температур для разных периодов:

в зимний период:        ∆T = Ti – Ta = 15 – 0 = 15оK

в летний период:        ∆T = Ti – Ta = 35 – 30 = 5оK

3.         Рассчитать мощность:

в зимний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 15 = 79 Вт.

в летний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 5 = 393 Вт.

В результате вычислений мы получили положительные мощности, т.е. нагрев не нужен.

Таким образом, следует использовать только охлаждение круглый год. Но это применимо только при условии непрерывной работы электрооборудования и постоянного выделения тепла в холодный период.

В случае остановки оборудования на профилактику, ремонт или модернизацию оно остынет и при включении не сразу выйдет на штатный режим работы, при котором и будет выделять Pv=550 Вт. В этом случае рассматривают так называемый «холодный пуск», т.е.

в зимний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 0 – 5.5 · 5.712 · 15 = -471 Вт.

Получается, что для обеспечения климатического баланса следует использовать нагрев с мощностью в сумме 500-520 Вт. Отводить тепло в летний период следует порядка 430 Вт при температуре окружающей среды Ta = +30оС.

Т.к. в жаркий период мы получили ∆T = 5оK, то возможность отвести это тепло с помощью вентилятора с фильтром существует. Попробуем его подобрать.

Уравнение для расчета необходимого потока воздуха имеет вид:

V = 3,1 · Pv / ∆T  [м3/ч]

• V[м3/ч] — воздушный поток, создаваемый вентилятором с фильтром.
• Pv [Ватт] — потеря тепла от рассеивания.
• ∆T — разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа.

Рассчитаем необходимый воздушный поток для нашего примера:

V = 3,1 · Pv / ∆T = 3,1 · 430 / 5 = 267 м3/ч

Смотрим в технические характеристики и подбираем нужный вентилятор с фильтром с воздушным потоком не менее 267 м3/ч. Здесь следует учесть, что вентиляторы с фильтром нужно использовать совместно с выпускной решеткой.

Поэтому мы смотрим характеристику воздушного потока вентилятора с фильтром в комбинации с выпускной решеткой.

Если характеристика воздушного потока в комбинации с выпускным фильтром производителем не указана, то берут характеристику воздушного потока вентилятора с фильтром на 10-15% выше, чем нужна по расчетам.

Коммерческое предложение действительно на 15.03.2019 г.

Источник: https://lsys.by/news/articles/raschet-teplovogo-balansa-v-elektrotekhnicheskom-shkafu.html

Онлайн калькулятор | Как рассчитать необходимую мощность кондиционера?

Более точный расчет мощности охлаждения кондиционера Q в киловаттах, производится по формуле:

Q = Q1 + Q2 + Q3

где Q1 — теплопритоки от окна, стен, пола и потолка; Q2 — сумма теплопритоков от людей; Q3 — сумма теплопритоков от бытовых приборов.

Q1 = S * h * q / 1000

где S — площадь помещения (м²); h — высота помещения (м); q — коэффициент, равный 30 — 40 Вт/м³ (q = 30 для затененного помещения, q = 35 при средней освещенности, q = 40 для помещений, в которые попадает много солнечного света).

Теплопритоки от взрослого человека:

Q2 = 0,1 кВт — в спокойном состоянии;

Q2 = 0,13 кВт — при легком движении;

Q2 = 0,2 кВт — при физической нагрузке.

Теплопритоки от бытовых приборов:

Q3 = 0,3 кВт — от компьютера;

Q3 = 0,1 кВт — от телевизора.

Давайте попробуем рассчитать параметры мощности кондиционера на основе данных, используемых в первом примере. Итак, имеем комнату 20 кв. м. с солнечной стороны, с одним компьютером, одним телевизором и двумя находящимися в ней людьми.

Q1 = 20 * 3 * 40 / 1000 = 2,4 кВт

Q2 = 0,1 * 2= 0,2 кВт

Q3 = 0,3 + 0,1 = 0,4 кВт

Таким образом Q = 2,4 + 0,2 + 0,4 = 3,0 кВт.

Если в модельном ряде производителя нет кондиционера с точными параметрами необходимой Вам мощности, рекомендуется выбирать модель с близкими значениями, округляя их при этом в большую сторону (например, Вам нужен кондиционер мощностью 3,0 кВт, а у производителя есть только модели 2,9 и 3,4, в таком случае необходимо выбрать модель, мощностью 3,4 кВт).

Как мы можем заметить, результат второго способа не сильно отличается от первого. Это и не удивительно — оба способа верны, однако при расчете мы взяли стандартную высоту потолков — 3 м. Если же высота помещения будет больше, первый способ в таком случае не поможет.

Типовой расчет мощности кондиционера, описанный выше, в большинстве случаев дает достаточно точные результаты, однако вам будет полезно знать о некоторых дополнительных параметрах, которые порой не учитываются, но существенным образом влияют на требуемую мощность кондиционера.

Учет притока свежего воздуха от приоткрытого окна:

Методика, по которой мы рассчитали мощность кондиционера, предполагает, что кондиционер работает при закрытых окнах и свежий воздух в комнату не поступает.

В инструкции к кондиционеру обычно также говорится о том, что эксплуатировать его необходимо при закрытых окнах, иначе наружный воздух, попадая в помещение, будет создавать дополнительную тепловую нагрузку.

Следуя инструкции, пользователю приходится периодически отключать кондиционер, проветривать помещение и снова включать его. Это создает определенные неудобства, поэтому покупатели часто интересуются, можно ли сделать так, чтобы и кондиционер работал, и воздух был свежим.

Для ответа на этот вопрос нам нужно разобраться, почему кондиционер может эффективно работать вместе с приточной вентиляцией, но не может — с открытым окном.

Дело в том, что система вентиляции имеет вполне определенную производительность и подает в помещение заданный объем воздуха, поэтому при расчете мощности кондиционера можно легко учесть эту тепловую нагрузку.

С открытым окном ситуация иная, ведь объем воздуха, попадающий через него в комнату, никак не нормируется, и дополнительная тепловая нагрузка неизвестна.

Сразу оговоримся, что работа кондиционера с приоткрытым окном не предусмотрена инструкцией, поэтому мы не можем гарантировать нормальную работу кондиционера в таком режиме. Тем не менее, во многих случаях такое техническое решение позволит поддерживать в помещении комфортные условия без периодического проветривания.

Если вы планируете использовать кондиционер в таком режиме, то необходимо учесть следующее:

• Мощность Q1 должна быть увеличена на 20 – 25% для компенсации тепловой нагрузки от приточного воздуха. Эта величина получена исходя из однократного дополнительного воздухообмена при температуре/влажности наружного воздуха 33°С/50% и температуре внутреннего воздуха 22°С.
• Потребление электроэнергии возрастет на 10 – 15%. Заметим, что это является одной из основных причин запрета эксплуатации кондиционеров при открытых окнах в офисах, отелях и других общественных помещениях.
• В некоторых случаях теплопритоки могут оказаться слишком большими (например, при очень жаркой погоде) и кондиционер не сможет поддерживать заданную температуру. В этом случае окно придется закрыть.

Гарантированные 18 – 20°С:

Поскольку типовой расчет делается с небольшим запасом, то на практике кондиционер сможет эффективно охлаждать помещение при температуре наружного воздуха до 30 – 33°С, однако при увеличении температуры до 35 – 40°С его мощности уже будет недостаточно. Поэтому тем, кто «любит похолоднее» можно посоветовать увеличить мощность Q1 на 20 – 30%.

Верхний этаж:

Если квартира расположена на последнем этаже и сверху нет чердака или технического этажа, то тепло от нагретой крыши будет передаваться в помещение. Вследствие этого теплопритоки от потолка будут выше, чем учтено в типовом расчете, и мощность Q1 необходимо будет увеличить на 10 – 20%.

Большая площадь остекления:

Насколько сильно влияет большая площадь остекления на поступление тепла? Самый простой способ понять это без сложных расчетов — обратиться к аналогии и рассмотреть обогрев помещения в зимний период.

Эта аналогия уместна, поскольку теплоизоляция здания не зависит от того, где теплее — внутри или снаружи, а теплопритоки или теплопотери определяются только перепадом температур. Зимой перепад температур между наружным и внутренним воздухом может длительное время превышать 40°С (от -20°С до +20°С). Летом же перепад в два раза меньше (от +40°С до +20°С).

Несмотря на то, что теплопотери зимой в два раза больше, чем теплопритоки летом, для расчета мощности обогревателей используется та же формула, что и для расчета кондиционера — 1 кВт на 10 м².

Объясняется это как раз влиянием солнечного излучения, проникающего в комнату через окно. Зимой солнце помогает обогревать помещение (Вы, наверное, замечали, что в морозный солнечный день в квартире заметно теплее, чем в пасмурную погоду). А летом кондиционеру приходится тратить до 50% своей мощности на компенсацию теплопритоков от солнца.

При типовом расчете предполагается, что в комнате есть одно окно стандартного размера (с площадью остекления 1,5 – 2,0 м²). В зависимости от инсоляции (степени освещенности солнечными лучами) мощность кондиционера изменяется на 15% в большую или меньшую сторону от среднего значения.

Если площадь остекления больше стандартного значения, то мощность кондиционера необходимо увеличить. Поскольку в типовом расчете уже учтена стандартная площадь остекления (2.

0 м²), то для компенсации дополнительных теплопритоков на каждый квадратный метр площади остекления свыше 2,0 м² нужно прибавить 200 – 300 Вт при сильной инсоляции, 100 – 200 Вт при средней освещенности и 50 – 100 Вт для затененного помещения.

https://www.youtube.com/watch?v=BTTTMP4OYJ4

Если в течение дня в помещение заглядывает солнце, на окне обязательно должны быть светлые шторы или жалюзи — они позволяют снизить теплопритоки от солнечного излучения.

На что еще обратить внимание?

Если учет дополнительных параметров привел к увеличению мощности, то мы рекомендуем купить инверторный кондиционер, который имеет переменную мощность охлаждения и поэтому будет эффективно работать в широком диапазоне тепловых нагрузок. Обычный (не инверторный) кондиционер увеличенной мощности из-за специфики своей работы может создавать некомфортные условия, особенно в небольшом помещении.

Источник: https://split-line.ru/kalkulyator-rascheta-moshchnosti-konditsionera

Расчёт тепловой мощности, точный и упрошенный

Начало выполнения подготовки проекта отопления, как жилых загородных домов, так и производственных комплексов, следует с теплотехнического расчёта. В качестве источника тепла предполагается тепловая пушка.

Что представляет собой теплотехнический расчёт?

Расчёт тепловых потерь является основополагающим документом, призванным решать такую задачу, как организация теплоснабжения сооружения. Он определяет суточное и годовое потребление тепла, минимальную потребность жилого либо промышленного объекта в тепловой энергии и тепловые потери для каждого помещения.
Решая такую задачу, как теплотехнический расчёт, следует учитывать комплекс характеристик объекта:

Зачем нужен теплотехнический расчёт?

• Чтобы определить мощность котла. Предположим, Вы приняли решение снабдить загородный дом либо предприятие системой автономного отопления. Чтобы определиться с выбором оборудования, в первую очередь потребуется рассчитать мощность отопительной установки, которая понадобится для бесперебойной работы горячего водоснабжения, кондиционирования, систем вентиляции, а также эффективного обогрева здания. Определяется мощность автономной отопительной системы, как общая сумма тепловых затрат на обогрев всех помещений, а также тепловых затрат на прочие технологические нужды. Отопительная система должна обладать определённым запасом мощности, чтобы работа при пиковых нагрузках не сократила срок её службы.
• Для выполнения согласования на газификацию объекта и получения ТУ. Получить разрешение на газификацию объекта необходимо в том случае, если используется природный газ в качестве топлива для котла. Для получения ТУ потребуется предоставить значения годового расхода топлива (природного газа), а также суммарные значения мощности тепловых источников (Гкал/час). Эти показатели определяются в результате проведения теплового расчёта. Согласование проекта на осуществление газификации объекта – это более дорогостоящий и продолжительный метод организации автономного отопления, по отношению к монтажу отопительных систем, функционирующих на отработанных маслах, установка которых не требует согласований и разрешений.
• Для выбора подходящего оборудования. Данные теплового расчёта являются определяющим фактором при выборе приборов для отопления объектов. Следует учитывать множество параметров – ориентацию по сторонам света, габариты дверных и оконных проёмов, размеры помещений и их расположение в здании.

Как происходит теплотехнический расчёт

Можно воспользоваться упрощённой формулой, чтобы определить минимально допустимую мощность тепловых систем:

Qт (кBт/час) =V * ΔT * K /860, где

Qт – это тепловая нагрузка на определённое помещение; K – коэффициент теплопотерь здания;

V – объём (в м3) отапливаемого помещения (ширина комнаты на длину и высоту);

ΔT – разница (обозначена С) между необходимой температурой воздуха внутри и температурой снаружи.

Такой показатель, как коэффициент потерь тепла (К), зависит от изоляции и типа конструкции помещения. Можно использовать упрощённые значения, рассчитанные для объектов разных типов:

• K = от 0,6-ти до 0,9-ти (повышенная степень теплоизоляции). Небольшое количество окон, снабжённых сдвоенными рамами, стены из кирпича с двойной теплоизоляцией, крыша из высококачественного материала, массивное основание пола;
• К = от 1-го до 1,9-ти (теплоизоляция средней степени). Двойная кирпичная кладка, крыша с обычной кровлей, небольшое количество окон;
• K = от 2-х до 2,9 (низкая теплоизоляция). Конструкция сооружения упрощённая, кирпичная кладка одинарная.
• K = 3-х – 4-х (отсутствие теплоизоляции). Сооружение из металлического или гофрированного листа либо упрощённая деревянная конструкция.

Определяя разницу между требуемой температурой внутри обогреваемого объёма и температурой снаружи (ΔT), следует исходить из степени комфорта, которую Вы желаете получить от тепловой установки, а также из климатических особенностей того региона, в котором находится объект. В качестве параметра по умолчанию принимаются значения, определённые CHиП 2.04.05-91:

• +18 – общественные здания и производственные цеха;
• +12 – комплексы высотного складирования, склады;
• + 5 – гаражи, а также склады без постоянного обслуживания.

Город	Расчётная наружная температура, °C	Город	Расчётная наружная температура, °C
Днепропетровск	— 25	Каунас	— 22
Екатеринбург	— 35	Львов	— 19
Запорожье	— 22	Москва	— 28
Калининград	— 18	Минск	— 25
Краснодар	— 19	Новороссийск	— 13
Казань	— 32	Нижний Новгород	— 30
Киев	— 22	Одесса	— 18
Ростов	— 22	Санкт-Петербург	— 26
Самара	— 30	Севастополь	— 11
Харьков	— 23	Ялта	— 6

Расчёт по упрощённой формуле не позволяет учитывать различия тепловых потерь здания в зависимости от типа ограждающих конструкций, утепления и размещения помещений.

Так, например, больше тепла потребуют комнаты с большими окнами, высокими потолками и угловые помещения. В то же время минимальными тепловыми потерями отличаются помещения, которые не имеют внешних ограждений.

Желательно использовать следующую формулу при расчёте такого параметра, как минимальная тепловая мощность:

Qт (kВт/час)=(100 Вт/м2 * S (м2) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000, где

S – площадь комнаты, м2;
Bт/м2 – удельная величина потерь тепла (65-80 ватт/м2). В этот показатель входят утечки тепла через вентиляцию, поглощения стенами, окнами и прочие виды утечек;
К1 – коэффициент утечки тепла через окна:

• при наличии тройного стеклопакета К1 = 0,85;
• если стеклопакет двойной, то К1 = 1,0;
• при стандартном остеклении К1 = 1,27;

К2 – коэффициент потерь тепла стен:

• высокая теплоизоляция (показатель К2 = 0,854);
• утеплитель толщиной 150 мм либо стены в два кирпича (показатель К2=1,0);
• низкая теплоизоляция (показатель К2=1,27);

К3 – показатель, определяющий соотношение площадей (S) окон и пола:

• 50% КЗ=1,2;
• 40% КЗ=1,1;
• 30% КЗ=1,0;
• 20% КЗ=0,9;
• 10% КЗ=0,8;

К4 – коэффициент температуры вне помещения:

• -35°C K4=1,5;
• -25°C K4=1,3;
• -20°C K4=1,1;
• -15°C K4=0,9;
• -10°C K4=0,7;

К5 – количество выходящих наружу стен:

• четыре стены К5=1,4;
• три стены К5=1,3;
• две стены К5=1,2;
• одна стена К5=1,1;

К6 – тип теплоизоляции помещения, которое располагается над отапливаемым:

• обогреваемое К6-0,8;
• теплая мансарда К6=0,9;
• не отапливаемый чердак К6=1,0;

К7 –высота потолков:

• 4,5 метра К7=1,2;
• 4,0 метра K7=1,15;
• 3,5 метра К7=1,1;
• 3,0 метра К7=1,05;
• 2,5 метра K7=1,0.

Приведём в качестве примера расчёт минимальной мощности отопительной автономной установки (по двум формулам) для отдельно стоящего сервисного помещения СТО (высота потолка 4м, площадь 250 м2, объём 1000 м3, окна большие с обычным остеклением, теплоизоляция потолка и стен отсутствует, конструкция – упрощённая).

По упрощённому расчёту:

Qт (кВт/час) = V * ΔT * K/860=1000 *30*4/860=139,53 кВт, где

V — объем воздуха в отапливаемом помещении (250 *4), м3; ΔT — разница показателей между температурой воздуха извне комнаты и требуемой температурой воздуха внутри помещения (30°С); К — коэффициент теплопотерь строения (для зданий без теплоизоляции К = 4,0);

860 — перевод в кВт/час.

Более точный расчёт:

Qт (кВт/час) = (100 Вт/м2 * S (м2) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000 = 100*250*1,27*1,27*1,1*1,5*1,4*1*1,15/1000=107,12 кВт/час, где

S – площадь помещения, для которого выполняется расчёт (250 м2); K1 – параметр утечки тепла через окна (стандартное остекление, показатель К1 равен 1,27); К2 – значение утечки тепла через стены (плохая теплоизоляция, показатель К2 соответствует 1,27); К3 – параметр соотношения габаритов окон к площади пола (40%, показатель К3 равен 1,1); K4 – значение температуры снаружи (-35 °C, показатель K4 соответствует 1,5); K5 – количество стен, которые выходят наружу (в данном случае четыре К5 равен 1,4); К6 – показатель, определяющий тип помещения, расположенного непосредственно над отапливаемым (чердак без утепления К6=1,0);

K7 – показатель, определяющий высоту потолков (4,0 м, параметр К7 соответствует 1,15).

К полученному результату надо приплюсовать небольшой запас по мощности для увеличения срока эксплуатации теплового оборудования.
Выполнив несложные расчёты, Вы сможете без помощи специалистов определить необходимую мощность автономной отопительной системы для оснащения объектов жилого или промышленного назначения.

Купить тепловую пушку и другое обогреватели можно на сайте компании или посетив наш розничный магазин.

Источник: https://www.Komplektacya.ru/spravochnik/teplovoe-oborudovanie1/raschet-teplovoj-moschnosti

Расчет мощности кондиционера бытового назначения с учетом дополнительных параметров

Кондиционер необходимо выбирать так же, как некоторые граждане вступают в брак — по расчету.

Определять приходится всего лишь один параметр — мощность, но тут-то и начинается путаница.

Эта самая мощность указывается в характеристиках дважды, а то и трижды, причем все значения сильно отличаются.

Разобраться в данном вопросе и сделать правильный выбор поможет наша статья, в которой расчет мощности кондиционера будет рассмотрен достаточно подробно.

Что считать?

Если заглянуть в паспорт кондиционера, то в разделе «Технические характеристики» помимо прочего можно увидеть следующие параметры:

• потребляемая электрическая мощность;
• мощность охлаждения;
• мощность обогрева (у кондиционеров, имеющих такую функцию).

Для многих из нас такой разнобой оказывается полной неожиданностью, ведь мы знаем, что у электронагревательных приборов, будь-то бойлер, масляный радиатор или ИК-излучатель, мощность тепловыделения всегда равна потребляемой электрической мощности.

Все дело в том, что кондиционер работает по несколько иному принципу: он не превращает электроэнергию напрямую в тот или иной вид, как это делают ТЭНовые нагреватели, а использует ее в качестве привода теплового насоса.

Из всего вышесказанного следует, что при выборе кондиционера следует в первую очередь учитывать его способность отводить тепло из охлаждаемого помещения на улицу, то есть холодильную мощность, а потребляемая мощность должна интересовать нас только с точки зрения подбора сечения проводки и планирования семейного бюджета.

Расчет мощности охлаждения

Если холодильная мощность приобретенного кондиционера не будет соответствовать требуемой, жизнь его окажется очень короткой.

Причем нежелательным является как ее недостаток, так и избыток: в первом случае прибор будет работать на пределе возможностей; во втором — частота включений, губительная для электродвигателя, будет слишком высокой.

К инверторным кондиционерам, способным менять свою холодильную мощность в широких пределах, все сказанное о частоте включения не относится, так как они работают постоянно. Но и такой прибор брать с большим запасом не стоит, так как он окажется неоправданно дорогим.

Итак, при расчете холодильной мощности очень важно попасть именно «в яблочко». Несложно понять, что данный параметр должен соответствовать тому количеству тепла, которое поступает в помещение. Обычно выделяют три его источника:

1. Солнечное излучение и теплый воздух, нагревающие ограждающие конструкции (обозначим через Q1).
2. Пребывающие в помещении люди (Q2).
3. Имеющееся внутри оборудование (Q3).

Таким образом, мощность охлаждения (обозначим ее литерой Q) будет равна сумме перечисленных источников тепла:

Q = Q1+ Q2 + Q3

В характеристиках некоторых кондиционеров мощность охлаждения указывается в непонятных для нас британских тепловых единицах в час (БТЕ/ч или BTU/h). Перевести их в привычные для нас ватты очень просто: 1000 БТЕ/ч соответствует 293 Вт.

То есть если в паспорте написано, что прибор имеет холодильную мощность в 24000 БТЕ/ч, то в киловаттах она составит около 7-ми.

Типовой расчет мощности кондиционера

Теперь посмотрим, как определяется тепловая мощность каждого из перечисленных источников:

Q1

Проведем расчет мощности кондиционера по площади. Для помещений, расположенных на одном из средних этажей и имеющих одну наружную стену с окном площадью не более 2 кв. м Q1 в ваттах рассчитывают по формуле:

Q1 = SxHxK,

Где:

• S – площадь помещения, кв. м;
• H – высота помещения, м;
• K – мощность поступления тепла (Вт/куб. м), зависящая от инсоляции (освещенности).

K принимают равным:

• для хорошо освещенных помещений (окно смотрит на юг и не загораживается деревьями): К = 40 Вт/куб. м;
• при средней освещенности: К = 35 Вт/куб. м;
• для затемненных помещений (северная сторона или высокие деревья за окном): К = 30 Вт/куб. м.

Q2

Тепловыделение от людей зависит от вида их деятельности. Если обитатели квартиры не склонны проявлять физическую активность и ведут себя по большей части спокойно, как рыбки в аквариуме, то каждый из них будет выделять 100 Вт тепла. Если же кто-либо из жильцов имеет обыкновение заниматься дома спортом, его тепловая производительность в этот момент будет составлять уже 300 Вт.

Q3

Тепловыделение от бытовых приборов принимают таким:

• компьютер или копировальный аппарат: 300 Вт;
• телевизор: 200 Вт;
• прочее оборудование: 30% от потребляемой электрической мощности.

Мощность тепловыделения всех приборов не всегда следует учитывать в расчете полностью.

К примеру, если в квартире обитает один человек, вряд ли телевизор и компьютер будут работать одновременно.

Подходящим следует считать кондиционер с холодильной мощностью в диапазоне от 0,95Q до 1.15Q.

При определенных обстоятельствах величину потребной холодильной мощности, полученную в типовом расчете, приходится корректировать с учетом некоторых обстоятельств.

Учет притока свежего воздуха от приоткрытого окна

Если пользователь не представляет своего существования без свежего воздуха и планирует постоянно проветривать помещение во время работы кондиционера, ему следует в расчете холодильной мощности увеличить значение Q1 на 30%.

Не следует думать, что кондиционер, рассчитанный с учетом этой поправки, можно будет эксплуатировать при открытых настежь окнах — бытовой прибор, даже самый мощный, в таких условиях долго не протянет.

Подразумевается, что будет лишь слегка приоткрыта форточка (металлопластиковые окна — в режиме проветривания). Еще лучше — оборудовать помещение приточным клапаном, производительность которого можно точно регулировать.

Гарантированные 18 – 20С

Приведенная формула расчета Q1 ориентирована на то, чтобы обеспечить 10-градусную разницу между температурами снаружи и в помещении. Именно такая разница, как считается, обеспечивает достаточный комфорт и в то же время является безопасной: попадая в помещение с улицы, человек не рискует простудиться.

Но некоторые пользователи даже в 40 градусную жару хотели бы иметь в помещении 18 – 20 градусов. Тогда при расчете им следует увеличить Q1 на 20% – 30%.

Верхний этаж

В квартирах верхних этажей площадь ограждающих конструкций, через которые в помещение проникает наружное тепло, увеличена — добавляется крыша.

Причем благодаря темному цвету греется она на солнце достаточно сильно.

Поэтому жителям таких квартир значение Q1 следует увеличивать на 10% – 20%.

Большая площадь остекления

При наличии остекления площадью более 2-х кв. м солнечного тепла в помещение поступает больше, чем предусмотрено формулой, и это тоже надо учитывать путем внесения поправок. На каждый дополнительный кв. м остекления к расчетной холодильной мощности следует добавить:

• при низкой освещенности: 50 – 100 Вт;
• при средней освещенности: 100 – 200 Вт.

При интенсивной освещенности добавляется 200 – 300 Вт.

Расчет потребляемой мощности и затрат на электроэнергию

Как было сказано выше, холодильная мощность кондиционера превышает мощность энергопотребления в несколько раз.

Отношение этих величин называют энергоэффективностью кондиционера и обозначают в характеристиках аббревиатурой «EER».

Умножив эту величину на время работы — 8 ч, получим суточные затраты электроэнергии в кВт*ч.

Примеры расчетов

Определим потребную холодильную мощность кондиционера для квартиры-студии, основываясь на следующих данных:

• площадь: 32 кв. м;
• высота потолков: 2,5 м;
• освещенность помещения: средняя (принимаем К = 35);
• количество проживающих: 1 человек, периодически занимающийся в домашних условиях физическими упражнениями;
• оборудование: компьютер, телевизор, холодильник с компрессором мощностью 400 Вт;
• особые предпочтения: желательно предусмотреть возможность настройки прибора на 20 градусов при любых погодных условиях.

Порядок расчета

Q1 = 32х2,5х35 = 2800 Вт.

Учитывая желание заказчика при любых условиях иметь температуру дома в пределах 20С, увеличиваем Q1 на 25%. Тогда Q1 = 2800 х 1,25 = 3500 Вт.

Поскольку в квартире проживает один человек, регулярно занимающийся спортом, принимаем Q2 = 300 Вт.

Тепловыделение от холодильника составит 30% от 400 Вт, то есть 400х0,3 = 120 Вт.

Поскольку компьютер и телевизор одновременно будут работать редко (в квартире проживает 1 человек), в расчете будем учитывать только тепловыделение от самого «горячего» из них — компьютера, выделяющего 300 Вт тепла.

Следовательно, Q3 = 120 + 300 = 420 Вт.

Потребная холодильная мощность составит: Q = 3500 + 300 + 420 = 4220 Вт = 4,22 кВт.

Кондиционер будем выбирать с холодильной мощностью, лежащей в диапазоне 0,95Q – 1.15Q, то есть от 4 до 4,853 кВт.

Затраты электричества в течение дня при EER = 3 составят (4,22/3)х8 = 11,2 кВт*ч.

При нынешних тарифах этой обойдется пользователю в 33,6 – 56 руб.

на тему

Источник: https://microklimat.pro/sistemy-ventilyacii/raschet-moshhnosti-kondicionera.html