Рекомендации по подбору систем кондиционирования воздуха - УК "114 ремонтный завод"

Поиск
Перейти к контенту

Главное меню:

Расчет мощности и подбор сплит-систем


ВНИМАНИЕ!!! Вся информация приведенная ниже не сможет заменить точного теплотехнического расчета выполненного профессиональными специалистами и носит исключительно рекомендательный характер.

Кондиционирование воздуха - автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.
Кондиционирование воздуха подразделяется на комфортное и технологическое.
Комфортные СКВ предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям.
Технологические СКВ предназначены для обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства.
По стандарту ASHRAE 55-56 (США), тепловой комфорт определяется как «состояние человека, удовлетворенного условиями окружающей среды, при котором он не знает, хочет ли он изменить условия среды, сделав ее более теплой или более холодной».

Маркировка моделей сплит-систем


Чаще всего производители для маркировки своих сплит-систем используют величину холодопроизводительности системы не в Вт, а в BTU (БТЕ - британская термическая единица, англ. British thermal unit). BTU - определяется как количество тепла необходимое, чтобы увеличить температуру одного фунта воды на один градус по Фаренгейту, для жителей нашей страны это не самая удобная система мер. Как известно из  истории кондиционирования, эпоха зарождения климатической техники в том виде каком мы ее знаем сейчас, началась на территории США, где  используется именно  Британская система исчисления. 1 BTU/час = 0,2930710701722 Вт, соответственно 1000 BTU =293 Вт = 0,293 кВт. Теперь более понятна нумерация сплит-систем, ведь номер сплит-системы соответствует количеству тысяч BTU/час, например сплит-система № 07 = 7000 BTU/час; № 09 = 9000 BTU/час.
Пример: сплит-система номер 07, соответствует 7000 BTU/час = 7000*0,293 = 2051 Вт = 2,1 кВт; второй вариант: номер сплит-системы 07, соответственно: 7*0,293 = 2,1 кВт.
Ниже приведена таблица основных типоразмеров и соответствующих им значений холодопроизводительности в кВт.


Тыс. BTU

7

9

12

14

18

22

24

26

28

30

36

45

54

60

72

90

кВт

2,1

2,6

3,5

4,1

5,3

6,4

7,0

7,6

8,2

8,8

10,6

13,2

15,8

17,6

21,1

26,4

Расчет холодопроизводительности системы кондиционирования воздуха


В отличие от системы отопления - где при теплотехническом расчете необходимо определить величину теплопотерь для последующего ее восполнения, в системе кондиционирования задача диаметральна - цель определить величину теплопоступлений в теплый период года.

Помимо основного расчета существует "Упрощенный метод расчета систем кондиционирования воздуха на базе сплит-систем" - Вы можете скачать калькулятор подбора сплит-систем в формате
Шаблон Microsoft Excel (.xltx) (разработанный специалистами ООО "УК "114 ремонтный завод" на базе данного метода расчета - с подробными рекомендациями) - СКАЧАТЬ

Расчет теплового баланса


Тепловые нагрузки, действующие в помещении, можно условно разделить на два вида:

  • Наружные тепловые нагрузки;

  • Внутренние тепловые нагрузки.


Наружные тепловые нагрузки:

  • теплопоступления или теплопотери через ограждающие конструкции (стены, потолки, полы, окна, двери), возникающие в результате разности температур внутри и снаружи помещения. Разность температур внутри и снаружи помещения в летний период времени является положительной, в результате чего, в этот период года мы получаем приток тепла в помещение, зимой все обстоит наоборот - разность является отрицательной и тепло покидает помещение;

  • теплопоступления от солнечной радиации (излучения) через стекла, эта нагрузка может проявляться в виде ощущаемого тепла. Солнечная радиация всегда создает положительную нагрузку в любое время года. Летом данная нагрузка должна быть компенсирована, а зимой она незначительна и может не учитываться.

  • наружный воздух попадающий в помещение (за счет инфильтрации - неплотностей ограждающих конструкций, окон, дверей), данный воздух имеет соответственно различные свойства в летний и зимний период года: летом - теплый и влажный (в некоторых широтах - сухой); зимой - холодный и сухой (в некоторых широтах - влажный). Соответственно летом количество тепла и влаги привносимое воздухом должно быть компенсировано установкой, соответственно зимой воздух должен быть подогрет и увлажнен.

Наружные тепловые нагрузки могут быть как положительными так и отрицательными в зависимости от времени года и времени суток.

Внутренние тепловые нагрузки:

  • количество теплоты выделяемое находящимися в помещении людьми и животными;

  • тепло выделяемое лампами и осветительными приборами;

  • тепло выделяемое работающими электроприборами и оборудованием: плиты, печи, холодильники, компьютеры, телевизоры, принтеры и т.п.

В производственных помещениях дополнительными источниками тепла могут быть:

  • нагретое производственное оборудование;

  • горячие материалы;

  • продукты сгорания и химических реакций.

Внутренние тепловые нагрузки всегда являются положительными, летом они должны быть компенсированы системой охлаждения, а зимой они позволяют снизить нагрузку на систему отопления.


Расчет систем кондиционирования воздуха.


Данный расчет выполняется на основании и в соответствии с рекомендациями:
СНиП
II-3-79* "Строительная теплотехника";
СНиП 23-01-99* (Свод правил - СП 131.13330.2012 - актуализированная версия) "Строительная климатология";
СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование";
СНиП
II-33-75 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха";
СНиП 2.04.05-91* "Отопление, вентиляция и кондиционирование";
Пособие 2.91 к СНиП 2.04.05-91 "Расчет поступления теплоты солнечной радиации в помещения";
СНиП 2.11.02-87 (Свод правил - СП 109.13330.2012 - актуализированная версия) "Холодильники";
Справочник проектировщика часть 3 "Вентиляция и кондиционирование воздуха";
СанПиН 2.1.2.2645-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях";
Баркалов Б.В., Карпис Е.Е.  "Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях";
СНиП 31-01-2003 (Свод правил - СП 54.13330.2011 - актуализированная версия) "Здания жилые многоквартирные".

Правильный расчет СКВ может быть выполнен исключительно квалифицированными специалистами в области теплотехники, вентиляции и кондиционирования воздуха.


Расчет теплопотерь (теплопоступлений) через ограждающие конструкции.


Количество тепла
Q передаваемое через ограждающие конструкции площадью F, имеющие коэффициент теплопередачи k (Вт/м2*⁰С), определяется по формуле:


Q = F*k* (tнар.расч. - tвн.расч.)*Ѱ, где

tнар.расч.- расчетная температура наружного воздуха;
tвн.расч. - расчетная температура внутреннего воздуха;

Ѱ - поправочный коэффициент, учитывающий величину теплопоступлений, на ориентацию ограждения на сторону света, на ветряную нагрузку, этажность, инфильтрацию, солнечную радиацию поглощаемую ограждением.

Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через световые проемы (окна).


Избыточная теплота от солнечного излучения моментально поглощается средой помещения, в зависимости от стекла до 90% солнечной энергии поступает в помещение, остальная часть отражается.
Солнечное излучение состоит из двух компонентов:

  • прямое излучение;

  • рассеянное излучение.

Интенсивность солнечного излучения зависит от широты местности, и изменяется в зависимости от времени суток.
Поступление тепла от солнечной радиации учитывается для летнего и переходного периодов, для температур наружного воздуха выше +10 ⁰С.
Расчет выполняется на основании Пособие 2.91 к СНиП 2.04.05-91 "Расчет поступления теплоты солнечной радиации в помещения".
Для снижения теплопоступлений от солнечной радиации рекомендуется применять защитные противоинсоляционные приспособления, шторы, козырьки, жалюзи, в результате их применения теплопоступления от солнечной радиации могут быть снижены до 60%, что позволит уменьшить мощность холодильной установки на 10-15 %.
Пример снижения:

  • При шторах между оконными переплетами - 50%;

  • При внутренних шторах на окнах                     - 40%;

  • При использовании жалюзи                              - 50 %.


Расчет теплопоступлений от инфильтрации.


Инфильтрация представляет собой проникновение наружного воздуха в помещение под действием ветра, разности температур через неплотности ограждающих конструкций. Особенно необходимо учитывать данный фактор для окон и дверей расположенных с подветренной стороны.
Массовое количество инфильтрующегося воздуха через щели и неплотности определяется по формуле:

G=(a*m*l), где

a - коэффициент учитывающий характер щелей;
m - удельное кол-во воздуха, проникающего через 1 пог. метр длины в зависимости от скорости ветра (кг/г*м.пог.);
l - длина щели.


Расход теплоты Qi, Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха следует определять по формуле:

Qi = 0,28 Σ Gi c(tp - ti)k, где


Gi - расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;
с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/
(кг*⁰С);
tp, ti - расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении (средняя с учетом повышения для помещений высотой более 4 м) и наружного воздуха в холодный период года;
k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для стыков
панелей стен и окон с тройными переплетами, 0,8 - для окон и балконных дверей с раздельными переплетами и 1,0 - для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

Такой расчет необходимо использовать для учета инфильтрации в зимнее время года в кондиционируемых (также в отапливаемых) помещениях, в другое время года допустимо использование с достаточной степенью точности добавочных телопоступлений (теплопотерь) в размере от 10% до 20% , в зависимости характера и ориентации ограждающих конструкций.
Для помещений оборудованных СКВ рекомендуется все ограждения выполнять с максимальной герметичностью, в этих случаях расчетом на инфильтрацию можно пренебречь.

Расчет теплопоступлений от находящихся в помещении людей.


Теплопоступление от находящихся в помещении людей зависит от интенсивности выполняемых ими работ, а также параметров окружающего воздуха.
Тепло выделяемое человеком складывается из явного - передаваемого в воздух за счет конвекции и лучеиспускания, и скрытого - затрачиваемого на испарение влаги с поверхности кожи и из легких, соотношение между количеством явного и скрытого тепла зависит от количества мускульной работы совершаемой человеком, а также от параметров окружающего воздуха.
При повышении интенсивности работы и температуры окружающего воздуха, увеличивается доля скрытого тепла. При температуре окружающего воздуха 36 ⁰С все тепло вырабатываемое организмом отдается путем испарения.
Примечание:

  • независимо от вида деятельности общее кол-во выделяемого тепла при низких температурах окружающей среды выше чем при высоких;

  • при низких температурах окружающей среды значение явного тепла выше показателей скрытого тепла, и наоборот;

  • при температурах воздуха соответствующих комфортным 24-26 ⁰С, при сидячем роде деятельности кол-во тепла распределяется как 60-65 % - явное и 35-40 % скрытое, при увеличении физических нагрузок начинает преобладать скрытое тепло;

  • стоит помнить, что не всегда кол-во людей, заявленное в расчете, будет соответствовать кол-ву людей одновременно находящихся в помещении, для этого необходимо применять коэффициент одновременности.


Расчет теплопоступлений от осветительных приборов и ламп.

В настоящее время чаще всего используются три вида осветительных приборов: лампы накаливания, люминесцентные и менее распространенные светодиодные.
Теплопоступление от ламп определяется по формуле:

Qосв = ղ * Nосв, где


ղ - коэффициент перехода электрической энергии в тепловую;
Nосв - установленная мощность лампы Вт/м2
Значение коэффициента ղ:

  • для ламп накаливания: 0,92-0,97;

  • для люминесцентных ламп: 0,5-0,6;

  • для светодиодных ламп: 0,6-0,75.


В некоторых помещениях нагрузка от осветительных приборов значительна: торговые залы, магазины, офисные помещения и т.п.
Также необходимо обратить внимание на конструкцию потолков, например в вентилируемых подвесных потолках около 30-40% от общего количества тепла будет уноситься обменным воздухом, остальные 60%-70% тепла попадут в помещение.
Для некоторых учреждений также могут применяться коэффициенты одновременности работы осветительных приборов.

Упрощенный метод расчета сплит-систем - СКАЧАТЬ


Как Вы смогли убедиться, расчет СКВ достаточно трудоемкий процесс, включающий в себя множество факторов которые необходимо учесть. В связи с чем была создана упрощенная методика для расчета систем кондиционирования на базе сплит-систем, также кондиционеров моноблочного исполнения.
Для подбора кондиционера по холодопроизводительности необходимо осуществить расчет теплопоступлений через ограждающие конструкции, от: солнечной радиации, освещения, людей, электроприборов и оргтехники.

Основные теплопоступления будут складываться из:
1.
теплопоступления через ограждающие конструкции
Q1, которые рассчитываются по формуле:

Q1=V*qуд., где

V= S*h - объем охлаждаемого помещения;
S - площадь помещения;
h - высота помещения.

qуд. - удельная тепловая нагрузка, принимается в соответствии:
30-35 Вт/м3 - если нет солнца в помещении (северо-восток, северо-запад);
35 Вт/м3 - среднее значение (юг, юго-восток, юго-запад);
35-40 Вт/м3 - большой процент остекления с солнечной стороны (восток, запад).

2. теплопоступления за счет находящихся в нем электроприборов и оргтехники
Q2.
В среднем принимается 300 Вт на 1 компьютер, 200 Вт на 1 телевизор, либо 30% от мощности электрооборудования (плиты, телевизоры, производственное оборудование и т.п.);

3. теплопоступления от находящихся в помещении людей
Q3.
Чаще всего при расчете принимается:
Для квартир и офисных помещений
1 человек - 100-120 Вт
Для помещений где человек занимается физическим трудом (например ресторан):
1 человек - 150-300 Вт.

Общие теплопоступления
Q будут определяться по формуле:

Q = Q1+Q2+Q3

К Q прибавляются 20% на неучтенные теплопоступления:

Q = (Q1+Q2+Q3)*1,2, Вт


Мощность выбираемого кондиционера должна лежать в пределах от -5 % до +15% расчетной мощности
Q, отрицательное значение не желательно.

Пример типового расчета холодопроизводительности кондиционера.

Задача: Рассчитать мощность сплит-системы работающей на рециркуляционном воздухе для офисного помещения, площадью 24 м2, с высотой потолков 3,0 м (без подвесного потолка), в которой одновременно работает 3 человека, есть 3 компьютера, 1 принтер мощностью 570 Вт, кофемашина с потребляемой мощностью 800 Вт, окна выходят на солнечную сторону.


Решение:
1.
Расчет теплопоступлений через ограждающие конструкции:
Q1= S * h * q = 24 * 3 * 40 = 2880 Вт = 2,9 кВт;

2.
Расчет теплопоступлений от электроприборов:
3 компьютера = 300 Вт *3 = 900 Вт;
1 принтер = 570 Вт *0,3 = 171 Вт;
1 кофемашина = 800 Вт * 0,3 = 240 Вт.
Q2 = 900 Вт + 171 Вт + 240 Вт = 1311 Вт = 1,3 кВт;

3.
Расчет теплопоступлений от людей:
1 человек = 100 Вт
Q3 = 120 * 3 = 360 Вт = 0,36 кВт.

Q = Q1+Q2+Q3 = 2,9 кВт + 1,3 кВт + 0,36 кВт = 4,56 кВт.

запас на неучтенные теплопоступления:  20 %
Q= 4,56 * 1,2 = 5,5 кВт.

-5 %        < Q < + 15%
5
,5*0,95 < Q < 5,5 * 1,15
5,2           < Q < 6,3
Теперь необходимо подобрать ближайшую по мощности сплит-систему.
Такой будет являться сплит-система № 18  с холодопроизводительностью 5,3 кВт.

Учет дополнительных параметров при расчете мощности сплит-систем.


Типовой расчет в большинстве случаев даст достаточно точные результаты, но стоит принять во внимание также те факторы которые не учтены в типовом расчете их желательно также учитывать при расчете холодопроизводительности системы.

Учет подмеса свежего воздуха в случае приоткрытого окна (для организации притока свежего воздуха).

Методика расчета описанная выше подразумевает под собой, что кондиционер работает при закрытых окнах (как предусмотрено заводом изготовителем), и подмеса теплого воздуха с улицы не происходит. Хотя порой это необходимо (особенно в офисах и квартирах где отсутствует приточная вентиляция).
В отличие от приточной вентиляции, чтобы рассчитать количество тепла попадаемого в помещение через открытое окно, можно воспользоваться формулами расчета инфильтрации приведенными выше, но данный расчет в этой ситуации будет достаточно сложен (ведь нельзя точно сказать какой будет скорость воздухообмена, как сильно будет открыто окно и т.п.).
Можно рассмотреть вариант, что окно постоянно приоткрыто в режим проветривания + постоянно работает кондиционер.
Не стоит забывать работа кондиционера с открытым окном не предусмотрена и нельзя на 100% гарантировать эффективность такой работы.
Если все же такой вариант необходим, то следует учесть следующее:

  • Q1 должна быть увеличена на 20-25%, для компенсации количества тепла поступающего при проветривании с наружным воздухом, данное число получено при параметрах наружного воздуха (температура/влажность) 33 ⁰С / 50 %, температура внутреннего воздуха 22 ⁰С, кратность воздухообмена однократная. При увеличении кратности воздухообмена будет увеличен процент увеличения мощности Q1. Например при 2-х кратном воздухообмене рекомендуется увеличить Q1 на 40-45 %, при 3-х кратном воздухообмене (в случае если открыть окно и дверь - сквозняк) Q1 стоит увеличить на 65 %.

  • возрастет стоимость сплит-системы;

  • возрастут затраты на электроэнергию до 35 % (при использовании обычной сплит-системы) на 10-15% при использовании инверторной сплит-системы;

  • в некоторых случаях увеличения температуры наружного воздуха или увеличения кратности воздухообмена, окно придется прикрыть либо закрыть вовсе;

  • для такого режима рекомендуется применять инверторные сплит-системы, т.к. в случае обычных систем уровень комфорта будет снижен, возможно продувание находящихся в помещении людей (частые простуды), увеличиваются потери на электроэнергию.

Мы же, по возможности, рекомендуем избегать применения такого режима работы сплит-систем, для этого можно установить сплит-систему с мембранным генератором кислорода, которые также могут обеспечивать приток свежего воздуха с улицы, примером такой системы может являться - Panasonic HI-END SUPER DELUXE с генератором кислорода "Panasonic O2air", из минусов такой системы - не большой выбор по мощности обычно это модели №9 и №12 (2,6 кВт и 3,5 кВт соответственно), либо использовать кассетные сплит-системы с возможностью организации притока наружного воздуха через внутренний блок. Но окончательное решение по установки той или иной системы можно принять только на основании технико-экономического обоснования выполненного квалифицированными специалистами.

Гарантированный режим работы системы на поддержание температуры в помещении +20 ⁰С.

Стандартный расчет СКВ выполняется на поддержание параметров внутреннего воздуха 24-26  ⁰С - которые являются комфортными для большинства людей, но в некоторых случаях необходимо, чтобы система была способна поддерживать температуру внутри помещения +20 ⁰С (например для помещений серверных, либо если это значение является температурой комфорта для находящихся в помещении людей). Температура наружного воздуха в типовом расчете соответствует СНиП 23-01-99* (Свод правил - СП 131.13330.2012 - актуализированная версия) "Строительная климатология" - для г. Новосибирск средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца составляет +25,4  ⁰С.
В связи с тем что расчет производится с небольшим запасом мощности, то в реальности кондиционер сможет выдавать параметры +20 ⁰С, до температуры наружного воздуха +30 ⁰С, но при повышении температуры наружного воздуха система уже не будет справляться. Поэтому для обеспечения такого режима работы рекомендуется увеличить мощность
Q1 на 25-30%.


Большая площадь остекления.

При типовом расчете используется усредненное значение на теплопоступления от солнечной радиации  1кВт на 10 м2 (остекления) или 100 Вт на 1 м2 (остекления).
В типовом расчете учтено 2,0 м2 остекления, в случае если площадь остекления больше среднего значения, необходимо увеличить
Q1 в зависимости от добавочной площади остекления, на каждый добавочный м2 остекления необходимо добавить:

  • 250-300 Вт - для сильного освещения;

  • 150-200 Вт - для среднего значения;

  • 100 Вт         - для низкой освещенности.

В данном случае мощность СКВ может увеличиться на 10-15 %.

Верхний этаж.

Если квартира располагается непосредственно под кровлей (необходимо учитывать для коттеджей, частных домов), то в помещение будет попадать дополнительное тепло через ограждающую конструкцию, а именно кровлю. В этом случае Q1 необходимо увеличить на 10-20% в зависимости от угла наклона крыши, цвета крыши.
Для светлой двускатной крыши 10 %, для горизонтальной (плоской) кровли темного цвета 20 %.




 
Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика
Корпоративная почта
Назад к содержимому | Назад к главному меню