Расчет мощности кондиционера

Питание и охлаждение при высоком тепловыделении

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.

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.

Расчет мощности с использованием дополнительных параметров

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 (подробнее об этом рассказывается на странице Вентиляция квартир и коттеджей), 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.

• Мощность Q1 должна быть увеличена на для компенсации тепловой нагрузки от приточного воздуха. Эта величина получена исходя из однократного дополнительного воздухообмена при температуре / влажности наружного воздуха и температуре внутреннего воздуха В калькуляторе вы можете выбрать другую кратность воздухообмена (рекомендуемое значение для жилых помещений —
• Потребление электроэнергии возрастет на 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

Многих покупателей волнует вопрос: не опасен ли кондиционер для здоровья? В Ответах на Часто задаваемые вопросы приводится несколько простых правил, выполняя которые вы обезопасите себя от риска простуды. Одно из этих правил заключается в том, что перепад температур воздуха снаружи и внутри помещения не должен быть слишком большим. Так, если на улице 35 – , то в помещении желательно поддерживать температуру не ниже 25 – . Но такие рекомендации подходят не всем, ведь для некоторых людей комфортная температура не превышает . Проблема в том, что типовой расчет мощности кондиционера производится в соответствии со Строительными Нормами и Правилами, а в СНиП указано, что для Москвы расчетная температура воздуха в теплый период года составляет . Соответственно, поддержание в помещение минимально возможной температуры на уровне гарантируется только при температуре наружного воздуха не выше .

Поскольку типовой расчет делается с небольшим запасом, то на практике кондиционер сможет эффективно охлаждать помещение при температуре наружного воздуха до 30 – , однако при увеличении температуры до 35 – его мощности уже будет недостаточно. Поэтому тем, кто «любит похолоднее» можно посоветовать увеличить мощность Q1 на 20 – 30% (в калькуляторе используется среднее значение – 25%).

Верхний этаж

Если квартира расположена на последнем этаже и сверху нет чердака или технического этажа, то тепло от нагретой крыши будет передаваться в помещение. Крыша, расположенная горизонтально, да еще темного цвета, получает в несколько раз больше тепла, чем светлые стены (для примера сравните в солнечный день температуру асфальта и стены снаружи помещения). Вследствие этого теплопритоки от потолка будут выше, чем учтено в типовом расчете, и мощность Q1 необходимо будет увеличить на 10 – 20% (точное значение зависит от фактического нагрева потолка, в калькуляторе используется среднее значение – 15%).

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 ( ). Летом же перепад в два раза меньше ( ). 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, наверно, 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 то для компенсации дополнительных теплопритоков на каждый квадратный метр площади остекления свыше нужно прибавить при сильной инсоляции, при средней освещенности и для затененного помещения.

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 выбрать инверторный кондиционер, который имеет переменную мощность охлаждения и поэтому будет эффективно работать в широком диапазоне тепловых нагрузок. Обычный (не инверторный) кондиционер увеличенной мощности специфики своей работы может создавать некомфортные условия, особенно в небольшом помещении.

Методики расчета мощности кондиционера

Каждый кондиционер имеет маркировку от производителя, где указан параметр МО. Прежде чем отправиться за покупкой сплит-системы, нужно провести небольшой расчет оптимальной мощности по специальной формуле, используя параметр площади помещения или его объем.

Варианты маркировки кондиционеров:

• 0.7 – МО 2 кВт;
• 0.9 – МО 2.5-2.6 кВт;
• 10 — МО 2.9 кВт;
• 12 – МО до 3.5 кВт.

Расчет кондиционера по площади помещения

Расчет кондиционера по площади помещения производится по простой формуле: 1 кВт = 10 м2. Для вычисления МО необходимо общую площадь помещения разделить на 10 и округлить полученный результат. Например, площадь 1-комнатной квартиры – 24,5 м2. Делим этот показатель на 10 и получаем оптимальную мощность прибора – 2.45 кВт. В этом случае оптимальна покупка кондиционера мощностью 2.5 кВт.

Минимальный параметр мощности сплит-систем – 2 кВт, оптимальный для установки в помещениях площадью до 20 кв. м.

Расчет мощности кондиционера по объему помещения

Более точно рассчитать оптимальный показатель МО кондиционера можно по объему помещения. В данном случае для расчета используется удельный параметр холода на 1 кв. м.

Значение удельной мощности (q):

• комната на солнечной стороне – 40 Вт/м3;
• средняя освещенность помещения – 30 Вт/м3;
• затемненное помещение – 20 Вт/м3.

Формула расчета МО: Q1 = q x V

Q1– мощность прибора;

q – удельный параметр;

V – объем комнаты.

Так как в помещении также находятся бытовые приборы и люди, выделяющие тепло, к полученному результату добавляется количество теплоты, выделяемой от людей и бытовой техники. Формула расчета: Q1+ Q2+Q3= Q

Норма выделяемой теплоты от человека – 0.1 кВт, от компьютера – 0.3 кВт, от домашних бытовых приборов и оргтехники – 30% от потребляемой мощности.

Расчет мощности кондиционера помещения.

Расчет мощности кондиционера упрощенным способом не отображает такой параметр, как проветривание комнаты путем открытия окна. Роль притока свежего воздуха не берется во внимание, так как в инструкции, прилагаемой к устройству, четко сказано, что во время работы кондиционера должны быть закрыты все окна. В некоторых случаях этот факт создает некоторые неудобства, так как при включенном устройстве комнату не проветришь.

Не смотря на данные рекомендации производителей – проветривать комнату, во время работы кондиционера, путем открытия окна можно. Главное, не создавать условий для возникновения сквозняков. Для этого входная дверь должна быть закрытой. Чтобы корректно рассчитать мощность кондиционера, следует учесть эту особенность. Для этого к показателю Q1 прибавляем 20% , чтобы возместить тепловую нагрузку от поступающего притока воздуха.

Чем большей мощностью отличается конкретная модель кондиционера – тем больше затрачивается электроэнергии. С целью экономии, во время проветривания комнат, кондиционер следует выключать. Если тепловые потоки очень сильные, а это характерно для летней жары – устройство может не придерживаться заданного температурного режима.

Если кондиционирование воздуха происходит на верхних этажах, где чердак отсутствует – следует учесть тот факт, что раскаленная крыша будет передавать тепло в комнату. В таком случае исходить тепловые притоки будут больше от потолка, нежели от стен, поэтому следует увеличить показатель мощности Q1 на 15%.

Чтобы максимально объективно рассчитать мощность кондиционера, нужно учесть и площадь самого оконного проема. Для этого, температурные показатели комнаты с наибольшим уровнем освещения следует сравнить с показателями других комнат. При расчете мощности кондиционера по умолчанию закладывается площадь оконного проема до 2 м². Если данные показатели остекления выше стандартных – к каждому м² добавляется еще 100–200 Вт.

В случае колебания тепловых нагрузок – рациональным будет использование инверторного кондиционера. Такие модели имеют достаточную мощность, поэтому способны максимально эффективно регулировать микроклимат в помещении.

Расчет мощности с использованием дополнительных параметров

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.

Если у вас достаточно средств на покупку качественного кондиционера, вы можете рассмотреть такой вариант как инверторная сплит-система. Инверторный кондиционер — что это такое и каковы его преимущества?

О работе кондиционера в режиме обогрева читайте тут. Как включить агрегат на тепло?

Знаете ли вы, как работает кондиционер? Если интересно, читайте эту статью https://microklimat.pro/sistemy-ventilyacii/princip-raboty-kondicionera.html о принципе работы сплит-систем.

Мощность кондиционера: куда смотреть?

Изучив технические характеристики любого кондиционера, вы заметите, что у него есть два ключевых параметра — мощность потребляемая и мощность охлаждения. Это абсолютно разные показатели, которые не следует путать.

Потребляемая мощность — это количество электрической энергии, необходимой для функционирования устройства. Этот параметр следует знать и учитывать только при расчете энергопотребления вашего кондиционера. Например, модель с классом энергопотребления А мощностью 2,2 кВт за час потребляет в среднем 0,6 кВт электричества. Соответственно, чем выше класс энергосбережения, тем меньше будут ваши расходы на электричество.

Мощность охлаждения (холодопроизводительность) — это показатель эффективности охлаждения и ключевой параметр при выборе кондиционеров. Здесь все достаточно просто — чем выше показатель, тем большую площадь сможет эффективно охлаждать выбранный кондиционер. Заметьте, что мощность охлаждения практически всегда больше потребляемой мощности. Это связано с особенностями климатического оборудования, поскольку энергия затрачивается только на перемещение воздушных масс.

Энергоэффективность кондиционера как раз и высчитывается соотношением двух вышеописанных параметров и так получается, что у кондиционеров КПД превышает 100%.

В заключение о промышленных помещениях

Приведенный выше укрупненный расчет не годится для производственных зданий из-за несоответствия удельной тепловой характеристики q различным типам строительных конструкций. Хотя методика, предлагаемая СНиП, тоже основана на суммировании всех теплопоступлений.

Алгоритм определения холодильной мощности для кондиционирования производственного помещения выглядит так:

1. Определите величину теплового потока сквозь внешние ограждения, вычислив термическое сопротивление стен, крыши и пола. Подробно методика изложена в публикации о расчете тепловой нагрузки на отопление – с точки зрения теплотехники разницы нет.
2. Узнайте количество персонала, сосчитайте тепловыделения от оргтехники и людей в зависимости от интенсивности работы.
3. Суммируйте теплоотдачу всех электродвигателей и другого оборудования, учитывая одновременность и периодичность включения.
4. Если в цехах расположены горячие технологические резервуары, печи либо детали, понадобится определить величину теплового потока от нагретых поверхностей.
5. Выясните количество приточного воздуха, подаваемого вентиляционными установками, подсчитайте расход энергии на его охлаждение.

Кондиционирование некоторых промышленных помещений (серверные, большие офисы, кафе) рассчитать проще – там меньше теплопоступлений. О подобной методике расскажет мастер – установщик в своем видео.

Миф №2

Теперь настал черед другого мифа: кондиционеры забирают воздух снаружи. До самого последнего времени это был миф чистой воды. В 2006 году начали появляться настенные сплит-системы с подмесом свежего воздуха, но даже сейчас это скорее исключение, чем правило. Да и воздуха они пока умеют подавать очень мало, так что это конечно не замена настоящей системы принудительной вентиляции. Поэтому еще раз повторяем: по крайней мере, далеко не каждая сплит-система способна подавать свежий воздух в помещение, а те, которые умеют это делать, подают его пока слишком мало, чтобы это было хоть как-то заметно.

Все сетевые приборы, в том числе кондиционеры, являются потребителями электрической энергии. Она преобразуется в механическую, и затрачивается на преодоление сопротивления воздуха, при его перемещении, для воспроизводства попутных функций, связанных с энергозатратами.

Потребляемая мощность кондиционера, измеряемая в кВт в несколько раз меньше мощности охлаждения. Это связано с особенностями климатического оборудования. Энергия затрачивается только на перемещение воздушных масс, и КПД установки по потребляемой мощности 250-300%. Это значит, для бытового кондиционера, с мощностью охлаждения 2кВт, используется мотор с потребляемой мощностью 700 Вт, который включается в бытовую однофазную сеть.

В паспортных данных и на корпусе аппарата обозначена мощность кондиционера, при охлаждении, она больше потребляемой примерно в 3 раза. Выбирая кондиционер, исходят из потребности охлаждающей мощности. Для помещения высотой до 3 м, на 10 квадратных метров требуется 1 кВт. Показатель базовый при расчетах по выбору климатической системы. В зависимости от сложности конструкции, площади остекления, дверей, потребуется большая мощность охлаждения.

Если кондиционер может работать на охлаждение/нагрев, в конструкции используется дополнительное оборудование. При этом тепло забирается из наружного воздуха и подается в помещение. То есть при обогреве помещения блоки выполняют обратную работу, потребляемая мощность кондиционера не тратится на нагревательный элемент. Такие системы стоят дороже, так как в систему включается тепловой насос.