Beregning af klimaanlæg til boliger og offentlige bygninger (side 1)

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.

Varmeforøgelse fra udstyr

Varmegevinster fra udstyr og elektriske motorer afhænger direkte af deres effekt og bestemmes ud fra udtrykket:

Q = N * (1-effektivitet * k3),

eller Q = 1000 * N * k1 * k2 * k3 * kt

hvor N er udstyrets effekt, kWk1, k2, k3 er belastningsfaktorerne (0,9 - 0,4), efterspørgslen (0,9 - 0,7) og samtidig drift (1 - 0,3),

kt - koefficient for varmeoverførsel til rummet 0,1 - 0,95

Disse koefficienter er ikke de samme for forskelligt udstyr og hentes fra forskellige referencebøger. I praksis er alle koefficienterne og effektiviteten af ​​enhederne specificeret i henvisningen. I industriel ventilation kan der være mere varmegevinster fra udstyr end fra noget andet.

Afhængighed af effektiviteten af ​​en elektrisk motor på dens effekt:

N <0,5 0,5-5 5-10 10-28 28-50> 50

η 0,75 0,84 0,85 0,88 0,9 0,92 Med hensyn til husholdningsventilation tilrådes det at tage strøm- og luftstrømningshastigheden fra udstyrspasset, men det sker, at der ikke er data, og hvis industrien ikke kan undvære teknologer, er det her tilladt at tage omtrentlige værdier for varmeforøgelse fra udstyr, som findes i alle slags referencebøger og manualer, for eksempel:

• Varmeafledning af computere 300-400 W.
• kaffemaskiner 300 W.
• laserprintere 400w
• elkedel 900-1500 W.
• kopimaskine 500-600 W
• frituregryder 2750-4050 W.
• servere 500-100 W.
• brødrister 1100-1250 W.
• Tv 150 W
• grill 13.500 W / m2 overflade
• køleskab 150 W.
• elektriske ovne 900-1500 W / m2 overflade

Når der er en emhætte i køkkenet, reduceres varmen fra ovnen med 1,4.

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 arealet i rummet i kvadratmeter og loftets højde.
2. Vælg belysningsgraden (sollys) gennem vinduesåbningerne. Sollyset, der trænger ind i rummet, opvarmer desuden luften - denne faktor skal tages i betragtning.
3. I det næste rullemenu skal du vælge antallet af lejere, der skal være i rummet i lang tid.
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 strøm 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 boliger 1-1,5.

Til reference. Luftkursen viser, hvor mange gange i løbet af en time luften i rummet fornyes fuldstændigt.

Lad os forklare nogle af nuancerne ved korrekt udfyldning af felterne og valg af faner. Når du angiver antallet af computere og tv'er, 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 spilcomputer med en kraftig videoprocessor når 500-600 W, en bærbar computer - 50-150 W. At kende tallene 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.

Typisk beregning af klimaanlæggets effekt

En typisk beregning giver dig mulighed for at finde kapaciteten til et klimaanlæg til et lille rum: et separat rum i en lejlighed eller sommerhus, et kontor med et areal på op til 50 - 70 kvm. m og andre lokaler beliggende i hovedbygninger. Beregning af kølekapacitet Spørgsmål

(i kilowatt) produceres efter følgende metode:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Klimaanlæggets effekt skal være inden for området Qrange

fra
–5%
Før
+15%
design kapacitet
Spørgsmål
.

Et eksempel på en typisk beregning af effekten af ​​et klimaanlæg

Lad os beregne klimaanlæggets kapacitet til en stue med et areal på 26 kvm. m med en lofthøjde på 2,75 m, hvor en person bor, og har også en computer, tv og et lille køleskab med et maksimalt strømforbrug på 165 watt. Rummet ligger på solsiden. Computeren og tv'et fungerer ikke på samme tid, da de bruges af den samme person.

• Først bestemmer vi varmeforøgelsen fra vindue, vægge, gulv og loft. Koefficient q

  vælg lige
  40
  , da rummet ligger på solsiden:

  Q1 = S * h * q / 1000 = 26 kvm. m * 2,75 m * 40/1000 = 2,86 kW

  .

• Varme gevinster fra en person i en rolig tilstand vil være 0,1 kW
  .
  Q2 = 0,1 kW
• Dernæst finder vi varmeforøgelser fra husholdningsapparater. Da computeren og tv'et ikke fungerer på samme tid, skal kun en af ​​disse enheder tages med i beregningerne, nemlig den der genererer mere varme. Dette er en computer, hvorfra varmeafledningen kommer 0,3 kW
  ... Køleskabet genererer ca. 30% af det maksimale strømforbrug i form af varme, dvs.
  0,165 kW * 30% / 100% ≈ 0,05 kW
  .
  Q3 = 0,3 kW + 0,05 kW = 0,35 kW
• Nu kan vi bestemme den anslåede kapacitet for klimaanlægget: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 kW + 0,1 kW + 0,35 kW = 3,31 kW
• Anbefalet effektområde Qrange
  (fra
  -5%
  Før
  +15%
  design kapacitet
  Spørgsmål
  ):
  3,14 kW rækkevidde

Det forbliver for os at vælge en model med passende kraft. De fleste producenter producerer split-systemer med kapacitet tæt på standardområdet: 2,0

kW;
2,6
kW;
3,5
kW;
5,3
kW;
7,0
kW. Fra dette sortiment vælger vi en model med en kapacitet
3,5
kW.

BTU

(
BTU
) - British Thermal Unit (British Thermal Unit). 1000 BTU / time = 293 W.
BTU / time
.

Beregningsmetode og formler

Fra en omhyggelig bruger er det ret logisk ikke at stole på de tal, der er opnået på en online regnemaskine. For at kontrollere resultatet af beregningen af ​​enhedens effekt skal du bruge den forenklede metode, der er foreslået af producenterne af køleudstyr.

Så den krævede kolde ydelse af et indenlandsk klimaanlæg beregnes ved hjælp af formlen:

Forklaring af betegnelser:

• Qtp er varmestrømmen, der kommer 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 elektriske husholdningsapparater - se i produktpasset og find egenskaberne ved den forbrugte 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 en 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 refereres 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 karakteristik 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 varmeindgangen fra ventilationsluften, stiger enhedens kølekapacitet med 15-30% afhængigt af valutakursen. Når du opdaterer luftmiljøet 1 gang i timen, skal du multiplicere beregningsresultatet med en faktor på 1,16-1,2.

Metode til beregning af klimaanlægget

Alle kan uafhængigt beregne klimaanlæggets krævede effekt ved hjælp af en simpel formel. Først og fremmest skal du finde ud af, hvad varmen strømmer i rummet. For at beregne dem skal rumets volumen ganges med varmeoverføringskoefficienten. Værdien af ​​denne koefficient ligger i området fra 35 til 40 W og afhænger af orienteringen af ​​vinduesåbningerne. Dernæst er det nødvendigt at bestemme, hvilken slags termisk energi der udsendes af husholdningsapparater og energien fra mennesker, der konstant vil være i rummet. Alle disse værdier af varmeforøgelser er opsummeret. Vi øger det fundne antal med 15-20% og opnår den nødvendige kølekapacitet i klimasystemet.

Relaterede artikler og materialer:

Design af klimaanlægSplit klimaanlæg: hvordan vælger man det?Automatisering af klimaanlæg

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.

Bevægelsen 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.

Varmeforøgelse fra solstråling

Bestemmelse af varmeforøgelse fra solstråling er mere kompleks og ikke mindre vigtig. Den samme manual hjælper dig med dette, men hvis den enkleste formel bruges i tilfælde af mennesker, er det meget sværere at beregne solvarmeforøgelser. Varmegevinster ved isolering er opdelt i varmestrøm gennem vinduer og gennem indesluttende strukturer. For at finde dem skal du kende bygningens retning bag kardinalpunkterne, vinduesstørrelsen, designet af de omsluttende elementer og alle andre data, der skal erstattes af udtrykket. Beregningen af ​​varmeindgang fra solstråling gennem vinduet udføres gennem udtrykket:

QΔt = (tout + 0,5 • θ • AMC - tp) AOC / ROC

tnar - den gennemsnitlige daglige temperatur for udeluften, vi tager temperaturen juli fra SNiP 2.01.01-82

θ er en koefficient, der viser ændringer i udeluftens temperatur,

AMC - den højeste daglige amplitude af den udvendige lufttemperatur i juli, tager vi fra SNiP 2.01.01-82

tp - lufttemperatur i bygningen, tager vi ifølge SNiP 2.04.05-91

AOC, ROC - område og den reducerede modstandsdygtighed over for glasoverførsel er taget fra SNiP II-3-79

Alle data hentes fra applikationen afhængigt af den geografiske breddegrad.

Solvarmeforøgelse gennem bygningskonvolutten beregnes som følger:

Fra personlig erfaring, råder jeg dig til at lave en plade til beregning af varmegevinster fra solstråling i Excel eller et andet program, dette vil i høj grad forenkle og fremskynde dine beregninger. Forsøg altid at beregne solvarmeforøgelse ved hjælp af denne metode. Trist praksis viser, at kunder, der angiver orienteringen af ​​deres lokaler til kardinalpunkterne, mere sandsynligt er en undtagelse end en regel (Derfor bruger listige designere dette snydeark: Varmeforøgelse fra solen til den mørke side er 30 W / m3 med normal belysning 35 W / m3, for solsiden 40 W / m3. Tag disse værdier og gang med rytmen. Disse beregninger er meget omtrentlige, de kan være flere gange mere eller mindre varmeforøgelser beregnet ved hjælp af formlerne Jeg bruger dette snydeark i sjældne tilfælde: når du har brug for hurtigt at hente et konventionelt split-system til lejligheder og små kontorer. Jeg råder dig til at gøre dit bedste for at trække så mange data som muligt ud og gøre alle de samme korrekte beregninger af varmeindgang fra solstråling.

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 styrken af ​​modeller i tusinder af britiske termiske enheder (kBTU) - 07, 09, 12, 18 osv. Korrespondance af 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.

Når du kender 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 margin og afrunde det opnåede resultat i retning af stigning - til det nærmeste produkt i modelområdet.
3. Hvis den beregnede kølekapacitet overstiger kapaciteten for standardkøleren 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 driften af ​​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 varmeydelsen højere, da kompressormotoren, der forbruger elektricitet, yderligere opvarmer freon-kredsløbet. Effektforskellen i køle- og opvarmningstilstand vises i tabellen ovenfor.

Klassificeret og optimal effekt af klimaanlægget

omtrentlige værdier for forskellige varmeoverskud
Den nominelle effekt forstås som den gennemsnitlige ydeevne for klimaanlægget til drift i kulde. Men i hvert enkelt tilfælde er det nødvendigt at beregne den optimale effekt, som ideelt set skal falde sammen så meget som muligt med den første.

De nominelle værdier vælges af producenterne for hver type køleenhed:

• Vinduesblokke har normalt følgende standardpositioner: 5, 7, 9, 12, 18, 24;
• Vægdelinger svarer til modelområdet i denne version: 7, 9, 12, 18, 24. Nogle gange producerer nogle mærker ikke-standardmodeller med følgende nominelle værdier: 8, 10, 13, 28, 30;
• Kassetterne er i denne rækkefølge: 18, 24, 28, 36, 48, 60. Brugerdefineret række: 34, 43, 50, 54;
• Kanalsplitter starter med et kapacitetsinterval på 12 modeller og ender med 200;
• Konsolinstallationer har følgende variation: 18, 24, 28, 36, 48, 60. I en ikke-standardversion: 28, 34, 43, 50, 54;
• Kolonner starter fra 30 og går op til 100 eller mere.

Denne liste er ikke utilsigtet. Det har allerede taget højde for valget af et klimaanlæg og dets kapacitet i forhold til rummet og loftshøjden og ved varmeindstrømninger fra husholdningsudstyr, elektrisk belysning, mennesker, tag med vægge, åbne vinduer og ventilation.

Beregning af varmebalance

For nylig har der været en konstant tendens mod en stigning i brugen af ​​frekvensomformere i industrielle virksomheder inden for energi, olie- og gasindustrien, forsyningsvirksomheder osv. Dette skyldes det faktum, at frekvensreguleringen af ​​det elektriske drev giver dig mulighed for betydeligt at spare elektricitet og andre produktionsressourcer, sikrer automatisering af teknologiske processer og øger systemets pålidelighed som helhed. Frekvensomformere bruges både i nye projekter og i moderniseringen af ​​produktionen.En bred vifte af kapaciteter og forskellige muligheder for kontrolsystemer giver dig mulighed for at vælge en løsning til næsten enhver opgave.

Men med alle de åbenlyse fordele ved frekvensomformere har de funktioner, der uden at mindske deres fortjenester alligevel kræver yderligere brug af specielle enheder. Disse enheder er input- og outputfiltre og choker.

Fig. 1. Brug af input- og outputfiltre i kredsløb med en frekvensomformer.

Elektriske drev er en velkendt interferenskilde. Indgangsfiltre er designet til at minimere afhentning og interferens fra både elektronisk udstyr og fra det, hvilket giver dig mulighed for at opfylde kravene til elektromagnetisk kompatibilitet. Opgaven med at reducere indflydelsen på elnettet af harmoniske forvrængninger, der opstår under driften af ​​frekvensomformere, løses ved at installere ledningsdrossler foran frekvensomformerne og DC-chokerne. FRAline choke ved indgangen til frekvensomformeren reducerer også indflydelsen af ​​fase ubalance i forsyningsspændingen.

Outputfiltre bruges til at beskytte isolering, reducere akustisk motorstøj og højfrekvent elektromagnetisk interferens i motorkablet, lejestrømme og akselspændinger, hvorved motorens levetid og vedligeholdelsesperioder forlænges. Outputfiltre inkluderer dU / dt-filtre og sinusbølgefiltre.

Det skal bemærkes, at sinusbølgefiltre kan bruges med en koblingsfrekvens, der er højere end den nominelle værdi, men de kan ikke bruges, hvis koblingsfrekvensen er mere end 20% lavere end den nominelle værdi. DU / dt-filtre kan bruges med en omskiftningsfrekvens under den nominelle værdi, men de bør undgås med en omskifterfrekvens, der er højere end den nominelle værdi, da dette får filteret til at blive overophedet.

På grund af det faktum, at filtre / choker skal placeres så tæt som muligt på frekvensomformeren, placeres de normalt sammen med det i samme el-kabinet, hvor resten af ​​koblings- og kontrolelementerne også er placeret.

Fig. 2. Skab med frekvensomformer, filtre og omskiftere.

Det skal forstås, at kraftige effektfiltre og choker genererer en betydelig mængde varme under drift (både kernen og viklingen opvarmes). Afhængigt af filtertype kan tab nå op på flere procent af belastningen. For eksempel har en trefaset ledningsdrossel SKY3TLT100-0.3 fremstillet af det tjekkiske firma Skybergtech et spændingsfald på 4% i et 380 volt netværk, som ved en driftsstrøm på 100A skaber en tabseffekt på 210 W. Elektromotorens effekt ved denne strøm vil være ca. 55 kW, dvs. det absolutte effekttab over chokeren vil være lille, mindre end 0,5%. Men da dette strømtab frigives i et lukket kabinet, skal der træffes særlige foranstaltninger for at fjerne varmen.

Mængden af ​​frembragt varme er som regel proportional med effekten, men afhænger også af viklingselementets designfunktioner. Sinusbølgefiltre genererer mere varme end for eksempel dU / dt-filtre, da de har større choker og kondensatorer for at give mere effektiv udjævning og højfrekvent undertrykkelse. Væsentlige tab indføres af viklingens aktive modstand. For at spare penge bruger producenter ofte en viklingstråd med et mindre tværsnit, undertiden lavet ikke af kobber, men af ​​aluminium. Termogrammet (fig. 3) viser 2 sinusfiltre med samme effekt, men fra forskellige producenter. Begge filtre har det samme effekttab, men det ses tydeligt, at filterets viklinger til venstre varmes mere op, og filteret til højre har en kerne. Naturligvis, alt andet lige, vil filteret til højre vare længere end filteret til venstre.overophedning af viklingen har en meget større effekt på filterets holdbarhed på grund af en forøgelse af lækstrømme på grund af tilsyneladende mikrorevner i isoleringen af ​​viklingerne.

Fig. 3 Termogram for sinusfiltre fra forskellige producenter.

Det skal også bemærkes, at brugen af ​​forskellige kernematerialer også i høj grad påvirker effekttabet, dvs. varmeafledningen. Dette gælder især i nærvær af højfrekvent interferens i kredsløbet. Så den tjekkiske producent Skybergtech producerer to typer filtre med de samme parametre SKY3FSM110-400E og SKY3FSM110-400EL-Rev. A. I den anden filtermodel anvendes en kerne lavet af et bedre materiale, hvilket medfører, at effekttabet reduceres med ca. 10%. Det skal bemærkes, at prisen på et filter med de bedste termiske parametre er næsten 80% højere end prisen på en analog. Derfor, når man vælger et filter, skal man også være opmærksom på den økonomiske faktor.

Betydelig opvarmning af effektfiltre med nominel effekt kan være inden for producentens tolerancer, men ikke desto mindre skal frekvensomformere (FC'er) sammen med varmeproduktion tages i betragtning ved beregning af strømkabinets termiske balance. Moderne omformere har en effektivitet på 97-98% og er som regel den vigtigste kilde til varmeproduktion i et skab, men ikke den eneste. Ud over inverteren udsendes varme fra støjdæmpningsfilteret, indgangsdrosslen, motorchokeren eller sinusfilteret, kontaktorer og endda køleventilatormotoren. Således er det ikke tilstrækkeligt kun at stole på varmeafledningen af ​​selve inverteren ved beregning af den krævede blæsestrøm.

Manglende overholdelse af temperaturregimet kan føre til ubehagelige og undertiden meget alvorlige konsekvenser - fra reduktion af udstyrets levetid til dets brand. Derfor er det yderst vigtigt at opretholde den optimale temperatur i udstyrskabinetterne. Der er mange måder at løse dette problem på: ved hjælp af et kabinet med en anden volumen, ved hjælp af tvungen luftstrøm, specielle varmevekslere (inklusive brug af væskekøling) og klimaanlæg. I denne artikel vil vi fokusere på funktionerne ved beregning af den klassiske tvungen luftkøling.

Producenter af el-kabinetter har specielle termiske beregninger (f.eks. ProClima fra SchneiderElectric eller RittalPower Engineering software fra RittalTherm). De gør det muligt at tage højde for varmeafledningen af ​​alle kabinetelementer, herunder afbrydere, kontaktorer osv. Skabsdesignet, dets dimensioner og placering i forhold til andre skabe tages i betragtning.

Disse programmer er oprettet til beregning af de termiske forhold i specifikke skabe fra en given producent. tage hensyn til deres designfunktioner, materiale osv. Ikke desto mindre er det ved hjælp af disse programmer meget muligt at foretage en omtrentlig beregning for et vilkårligt kabinet, hvis du kender visse indledende parametre.

I dette tilfælde er det nødvendigt at tage højde for både kilderne til varmetilførsel (udstyrets effekttab) og skallen (overfladen på kabinettet). Dataene om effekttab for alle indbyggede enheder, koblingskabinets dimensioner, skal være kendt. Det er også nødvendigt at indstille værdierne for minimum / maksimum temperatur uden for kabinettet, fugtighed og højde (dette er nødvendigt for at bestemme den krævede luftmængde). Relativ fugtighed bruges til at bestemme dugpunktet, temperaturen under hvilken kondens begynder at dannes. Det er nødvendigt at blive styret af det, når man bestemmer den mindste tilladte temperatur i kabinettet (fig. 4).

Fig. 4 Bestemmelsestabel for dugpunkt

Formålet med beregningen er at bestemme behovet for tvungen luftstrøm / køling / opvarmning, hvor den interne temperatur beregnet ud fra effekttabet vil være inden for de maksimalt / minimum tilladte driftstemperaturer for enheder i kabinettet.

Beregning af den termiske balance i et elskab med frekvensomformere består af flere trin.I det første trin er det nødvendigt at beregne det effektive varmeoverføringsareal Se. Skabsoverfladen er i kontakt med miljøet, hvis temperatur er forskellig fra temperaturen inde i skabet. Det effektive varmevekslingsareal Se afhænger af kabinets geometriske dimensioner og placering, koefficienten for hvert overfladeelement er valgt fra bordet (fig. 5) i overensstemmelse med IEC 60890-standarden.

Figur 5: Udvælgelsestabel for koefficienten b til bestemmelse af det effektive skalområde

Skalens samlede effektive areal er:

Se =S(S0 x b)

I anden fase beregnes effekten af ​​varmetab, der genereres af udstyret inde i kabinettet. Kabinets varmeydelse defineres som summen af ​​effekttabet for de enkelte elementer, der er installeret i kabinettet.

Q = Q1 + Q2 + Q3….

Varmetabet for individuelt installeret udstyr kan specificeres ud fra deres elektriske egenskaber. For udstyr og ledere med delvis belastning kan effekttabet bestemmes ved hjælp af følgende formel:

Q = Qn x (Ib / In) 2, hvor

Q - tab af aktiv effekt

Qn - tab af nominel effekt (ved In);

Ib er den aktuelle strømværdi;

Nominel strøm.

Under hensyntagen til de kendte værdier for omgivelsestemperaturer (Temin, Temax) kan du desuden finde de maksimale og minimale temperaturer inde i kabinettet:

Ti max (° C) = Q / (K x Se) + Te max

Ti min (° C) = Q / (K x Se) + Te min, hvor

K er en konstant, der tager hensyn til skalmaterialet. For nogle almindelige materialer, der anvendes til fremstilling af skabe, har den følgende værdier:

K = 12 W / m2 / ° C for aluminiumskede

K = 5,5 W / m2 / ° C for malet metalkappe;

K = 3,7 W / m2 / ° C for en rustfri stålkappe;

K = 3,5 W / m2 / ° C for polyesterhylster.

Lad os udpege de krævede temperaturværdier inde i kabinettet som Tsmin og Tsmax.

Derefter træffer vi en beslutning om valget af det nødvendige vedligeholdelsessystem til mikroklima:

1) Hvis den maksimale beregnede temperaturværdi overstiger den indstillede værdi (Timax> Tsmax), er det nødvendigt at tilvejebringe et tvungen ventilationssystem, varmeveksler eller klimaanlæg; systemkraft kan bestemmes ud fra udtrykket:

Køling = Q - K x Se x (Ts max - Te max)

Herfra kan den krævede luftstrøm beregnes:

V (m3 / h) = f x Pcooling / (Ts max - Te max), hvor

f - korrektionsfaktor (faktor f = Сp х ρ, produkt med specifik varme- og lufttæthed ved havoverfladen). For forskellige højder over havets overflade har koefficienten f følgende værdier:

fra 0 til 100 m f = 3.1

fra 100 til 250 m f = 3,2

fra 250 til 500 m f = 3,3

fra 500 til 350 m f = 3,4

fra 750 til 1000 m f = 3,5

2) Hvis den maksimale beregnede temperaturværdi er mindre end det specificerede maksimum (Timax

3) Hvis den minimale beregnede temperaturværdi er lavere end den indstillede værdi (Ti min

Pheating = K x Se (Tsmin - Te min) - Q

4) Hvis den minimumsberegnede temperaturværdi er højere end den indstillede (Ti min> Ts min), er mikroklimatkontrolsystemet ikke nødvendigt.

Ved beregning af luftstrømmen, der genereres af blæseren, skal der tages højde for belastningstab forårsaget af udstødningskomponenterne (luftfordelingsgitter og filter, tilstedeværelse eller fravær af en ventilationsgitter).

Ved design skal en jævn fordeling af effekttab inde i kabinettet (kabinettet) sikres, og placeringen af ​​det indbyggede udstyr bør ikke hindre luftcirkulationen. Manglende overholdelse af disse regler vil kræve mere komplekse termiske beregninger for at eliminere sandsynligheden for lokal overophedning og bypass-effekten. Tilbehøret skal dimensioneres således, at den effektive strøm for MONTERINGSKredsløbene ikke overstiger 80% af enhedens nominelle strøm In.

Lad os overveje beregningen af ​​varmebalancen ved hjælp af et specifikt eksempel.

Indledende data: Vi har et skab lavet af malet stålplade 2 m høj, 1 m bred og 0,6 m dyb, der står i træk. Skabet indeholder 2 frekvensomformere, to hovedfiltre og to udgangssinusfiltre samt omskifterelementer, men på grund af deres lave effektafledning i forhold til det specificerede udstyr kan vi forsømme dem. Den omgivende stuetemperatur kan variere fra -10 til + 32 ° C. Relativ luftfugtighed 70%. Den tilladte maksimale temperatur inde i kabinettet er + 40 ° C. For at undgå kondens skal den mindste tilladte temperatur i kabinettet være mindst dugpunktet, dvs.i vores tilfælde 26 ° C (fig. 4)

Betaling:

I overensstemmelse med tabellen (fig. 5) vil det samlede effektive areal af skallen være lig med:

Se =SS0 x b = 1,4 (1x0,6) +0,5 (2x0,6) +0,5 (2x0,6) +0,9 (2x1) +0,9 (2x1) = 5,64 m2

Baseret på den kendte spredte effekt af individuelle udstyrselementer finder vi dens samlede værdi. For en frekvensomformer, hvis effektivitet er 97-98%, tager vi 3% af den deklarerede nominelle effekt til effektafledningen. Da designet tager højde for, at den maksimale belastning ikke bør overstige 80% af den nominelle værdi, gælder koefficienten 0,8 til korrektion af den samlede termiske effekt:

Q = 1650 × 2 + 340 × 2 + 260 × 2 = 4500x0,8 = 3600 W

Under hensyntagen til de kendte værdier for omgivelsestemperaturer (Te min, Te max) finder vi yderligere de maksimale og minimale værdier for temperaturen inde i kabinettet uden køling:

Ti max (° C) = 3600 / (5,5 x 5,64) + 32 = 148,05 ° C

Ti min (° C) = 3600 / (5,5 x 5,64) - 10 = 106,05 ° C

Da den maksimale beregnede temperaturværdi er signifikant højere end den forudindstillede værdi (148,05 ° C> 40 ° C), er det nødvendigt at sørge for tvungen ventilation, hvis effekt vil være lig med:

Køling = 3600 - 5,5 × 5,64 x (40 - 32) = 3351,84 W

Nu kan vi beregne den krævede blæseevne. For at tage højde for belastningstab forårsaget af udstødningskomponenterne (luftfordelingsrist, filter) vil vi indstille en margin på 20%. Som et resultat finder vi, at for at opretholde temperaturbalancen i kabinettet inden for de angivne værdier, en luftstrøm med en kapacitet på:

V = 3,1x 3351,84 / (40 - 32) = 1298,8x 1,2 = 1558,6 m3 / h

Denne luftstrøm kan sikres ved at installere flere blæsere, hvis luftstrøm opsummeres. Du kan f.eks. Bruge Sunon A2179HBT-TC-fans. Dette bør dog også tage højde for faldet i ydeevne i nærvær af modstand mod strømning fra de installerede elementer i kabinettet. Under hensyntagen til denne faktor vil det i vores tilfælde være muligt at installere 2 W2E208-BA20-01 EBM-PAPST-blæsere eller 4 A2179HBT-TC-blæsere fra Sunon. Når du vælger ventilatorernes antal og placering, skal det tages i betragtning, at deres serieforbindelse øger det statiske tryk, og den parallelle forbindelse øger luftstrømmen.

Tvungen luftkøling kan realiseres ved at trække opvarmet luft (ventilator installeret ved udløbet) fra kabinetets volumen eller ved at blæse kold luft (ventilator ved indløbet). Valget af den krævede metode udføres bedst i det indledende designfase. Hver af disse metoder har sine egne fordele og ulemper. Luftindsprøjtning muliggør mere effektiv blæsning af de mest opvarmede elementer, hvis de er korrekt placeret og falder ned i hovedluftstrømmen. Forøget turbulens øger den samlede varmeafledning. Derudover forhindrer det overtryk, der genereres af udledningen, støv i at komme ind i huset. I tilfælde af udsugning på grund af det reducerede tryk i kabinetsvolumen trækkes der støv ind gennem alle åbninger og åbninger. Når ventilatoren er placeret ved indløbet, øges dens egen ressource også, da den fungerer i en strøm af kold indblæsningsluft. Når ventilatoren placeres på udstødningssiden, ledes varmen fra selve ventilatorens funktion straks ud og påvirker ikke udstyrets funktion. Derudover suges luft på grund af det lille vakuum, der dannes under udsugningsventilationen, ikke kun gennem hovedindtagsåbningen, men også gennem andre ekstraåbninger. Optimalt placeret tæt på varmekilder giver bedre flowkontrol.

Når ventilatorer installeres ved indløbet, anbefales det at placere dem i den nedre del af kabinettet. En luftudgangsgitter, gennem hvilken opvarmet luft fjernes, skal placeres i den øverste del af kabinettet. Luftudgangsgitteret skal have den nødvendige beskyttelsesgrad, der sikrer normal drift af den elektriske installation.Det skal huskes, at installation af et udstødningsfilter af samme størrelse som ventilatoren reducerer ventilatorens faktiske ydeevne med 25-30%. Derfor skal filterudgangen være større end ventilatorindgangen.

Når du installerer en ventilator i stikkontakten, placeres de i den øverste del af kabinettet. Luftindtagene er placeret i bunden og derudover i nærheden af ​​kilderne til den mest intense varmeproduktion, hvilket letter deres afkøling.

Vi tilføjer, at valget af den krævede blæsemetode forbliver hos designerne, der under hensyntagen til alle ovenstående faktorer, den krævede grad af IP-beskyttelse og udstyrets egenskaber skal vælge den bedst egnede. Det er ubestrideligt, at det er vigtigt at sikre den optimale temperatur i udstyrsskabe. Den givne beregningsmetode, baseret på de metoder, der er foreslået af designerne af Schnaider Electric, Rittal-kabinetter i henhold til IEC 60890, muliggør nogle forenklinger, brugen af ​​empiriske værdier, men tillader samtidig med tilstrækkelig pålidelighed til at udføre en praktisk beregning af systemet til opretholdelse af den optimale termiske balance i strømskabe med frekvensomformere og effektfiltre.

Forfattere: Ruslan Cherekbashev, Vitaly Khaimin

Litteratur

1. Haimin V., Bahar E. Filtre og choker fra firmaet Skybergtech // Power electronics. 2014. Nr. 3.

2. IEC / TR 60890 (2014) Enheder til lavspændingsudstyr. Metode til kontrol af temperaturstigning ved beregning

3. Sarel katalog. Temperaturkontrol i tavler. www.schneider-electric.ru

4. Regler for oprettelse af GCC i overensstemmelse med GOST R IEC 61439. Rittal tekniske bibliotek.

5. Køling af kontrolskabe og processer. Rittal tekniske bibliotek 2013.

6. Vikharev L. Hvordan man arbejder for ikke at udbrænde på arbejdspladsen. Eller kort om metoderne og systemerne til afkøling af halvlederanordninger. Anden del // El-elektronik. 2006. Nr. 1.

Beregning af strømforbruget fra pc'en i henhold til pasværdierne for nodernes strømforbrug

Når spørgsmålet “Hvor meget varme genererer min computer?” Opstår, forsøger vi først at finde data om varmeafledning af de noder, der er i din pc-sag. Men sådanne data findes intetsteds. Det maksimale, vi finder, er strømmen, der forbruges af noderne langs strømforsyningskredsløbene 3.3; fem; 12 V. Og selv da ikke altid.

Disse værdier af forbrugsstrømme har ofte topværdier og er snarere beregnet til at vælge en strømforsyning for at udelukke dens overstrøm.

Da alle enheder inde i computeren drives af jævnstrøm, er der ikke noget problem med at bestemme peak (nøjagtigt peak) strømforbrug fra din node. For at gøre dette skal du blot bestemme summen af ​​de forbrugte kræfter på hver linje ved at multiplicere strømmen og spændingen, der forbruges langs kredsløbet (jeg gør opmærksom på, der anvendes ingen konverteringsfaktorer - jævnstrøm.).

Ptot = P5v + P12v = I5v * U5v + I12v * U12v

Som du forstår, er dette et meget groft skøn, som i det virkelige liv næsten aldrig udføres, fordi alle computerens noder ikke fungerer på samme tid i peak-tilstand. Operativsystemet fungerer med pc-noder i henhold til bestemte algoritmer. Information læses - behandles - nedskrives - en del af dem vises på kontrolmidlerne. Disse operationer udføres på datapakker.

På Internettet er der mange skøn over nøjagtigt værdien af ​​det maksimale strømforbrug taget fra nodernes egenskaber.

Beregningerne, der blev foretaget for 2-3 år siden, svarer i princippet ikke til den aktuelle situation. Fordi producenterne gennem årene har moderniseret deres noder, hvilket har ført til et fald i deres strømforbrug.

De seneste data er vist i tabel 1.

Tabel 1.

Vi ser, at dataene har en meget bred spredning, det bestemmes af den specifikke model for din node. Noder fra forskellige producenter, især dem, der produceres på forskellige tidspunkter, har en bred vifte af strømforbrug. I princippet kan du selv foretage beregningen.

Beregningen af ​​pc'ens strømforbrug udføres i flere faser.

Det:

1. Indsamling af oplysninger om den strøm, der forbruges af noden,
2. Beregning af det samlede strømforbrug og valg af PSU,
3. Beregning af det samlede pc-forbrug (under hensyntagen til strømforsyningen).

En integreret del af varmeafledningsberegningen er beregningen af ​​den strøm, der forbruges af computeren. Fra hvilken strømforsyningens styrke bestemmes, vælges en bestemt model, hvorefter dens varmeafledning estimeres. Derfor, når du udfører en termisk beregning, er det nødvendigt først at indsamle data om den strøm, der forbruges af computernoderne.

Men indtil videre er selv strømforbruget ikke altid givet af producenterne af computernoder, nogle gange er værdien af ​​forsyningsspændingen og strømforbruget for denne spænding angivet på parameterpladen. Som nævnt ovenfor indikerer produktet af forsyningsspændingen og strømforbruget ved en given spænding strømforbruget ved jævnstrøm, der bruges til at drive computernoderne.

Baseret på det samlede strømforbrug (tager det som varmeudløsningseffekten), kan du udføre en foreløbig eller omtrentlig beregning af kølesystemet. Denne beregning vil snarere give overdreven afkøling af din pc, som under forhold med høj belastning og følgelig maksimal varmeafgivelse giver en tilnærmelse til den reelle varmeudgivelse og giver normal afkøling. Men når pc'en bruges til almindelige (ikke ressourceintensive) applikationer, er kølesystemet, der beregnes på denne måde, klart overflødigt, og det at sikre en normal funktion af pc-noderne skaber gener for brugeren på grund af det øgede støjniveau.

Først og fremmest skal du vide, at strømforbruget og varmeafledningen af ​​noderne er direkte relateret.

Varmespredningseffekten for elektroniske komponenter er ikke lig med strømforbruget, men de er relateret til hinanden gennem enhedens effekttabfaktor.

Der er mange publikationer om, hvordan man udfører denne beregning, der er specielle websteder på Internettet til denne beregning. Men der er stadig spørgsmål om dens implementering.

Hvorfor?

Og fordi ikke kun varmeafledningseffekten er vanskelig at finde fra producenten, men selv den strøm, der forbruges af den node, vi er interesseret i, er ikke altid kendt. Måske er de simpelthen bange for at citere dem på grund af, at deres værdi ikke er ustabil under arbejdsprocessen og afhænger væsentligt af driftsformen. Forskellen kan være op til ti gange og nogle gange endda mere.

Det ser ud til, at de ikke vil overvælde brugerne med "unødvendige" oplysninger. Og jeg har endnu ikke fundet nogen data for producenterne.

Anbefalinger til valg af type klimaanlæg

Server kabinet klimaanlæg
Vanskelige driftsforhold med kontinuerlig belastning er ikke i stand til at modstå ethvert klimasystem. Det skal være udstyret med et støvfilter, affugter, vinterkit. En af mulighederne for luftkøling er et serverskab med aircondition. Designet kræver ikke dræning af kondensat, udendørsenheden er kompakt i størrelse. Indendørsenheden installeres lodret eller vandret inde i et serverskab.

Krav til klimaanlæg

Når klimaet opretholdes i serverrummet, er det problemfrit at arbejde med klimaanlæg. Ved sammenbrud og reparationer vil telekommunikationsudstyr være afkølet i lang tid. Princippet om rotation og redundans gør det muligt at opfylde kravet. Flere klimaanlæg er installeret i rummet, forbundet til et netværk ved hjælp af en roterende enhed. I tilfælde af en funktionsfejl i et klimaanlæg aktiveres backupmuligheden automatisk.

Den skiftende blokering af blokke giver dig mulighed for at afbalancere belastningen og sikre optimale klimaparametre. I denne tilstand stopper teknikeren skiftevis for hvile og vedligeholdelse.

Rotationsenheden hjælper med at styre airconditionen i serverrummene. Det skifter automatisk tilslutning af arbejdsenheder, om nødvendigt forbinder en backupenhed. Den anden kontrolmulighed er installationen af ​​sensorer, hvis aflæsninger vises på computerskærmen. Du behøver ikke at forlade din arbejdsplads for at bestemme forholdene i serverrummet. Al information i form af tabeller og grafer går til computeren. Beskeder ledsages af et lydsignal.

Opdelte systemer

Kolonneanlægsdiagram
For at opretholde de specificerede parametre i serverrummet bruges split-systemer. Husholdnings- eller semi-industrielle højeffektsystemer installeres i små rum med en varmeafgivelse på op til 10 kW. Efter installationstypen er de:

• Vægmonteret - en alsidig og overkommelig mulighed. Produktiviteten er 2,5-5 kW, der vælges en model, hvor en betydelig længde af freonlinjen er tilvejebragt. Anbefalede producenter er Daikin, Toshiba og Mitsubishi Electric.
• Kanaler - enheder placeres under et falsk loft, sparer plads og giver effektiv luftudveksling. Velegnet til store serverrum. Kanaliseret klimaanlæg leverer kold luft direkte til stativerne.
• Kolonne - kraftfulde systemer i form af skabe er installeret på gulvet, kræver ikke installation.

Præcisions klimasystemer

Serverrum præcision klimaanlæg er professionelt udstyr. Klimatiske komplekser har en høj ressource for kontinuerlig drift, der gør det muligt at opretholde optimale temperatur- og fugtighedsparametre. En af fordelene ved udstyret er nøjagtighed, klimatiske indikatorer i store lokaler har udsving på højst 1 ° C og 2%. I serverrum er skab- og loftsmodeller installeret. Den første er kendetegnet ved deres omfangsrige dimensioner, deres effekt er 100 kW. Loftsystemer er mindre effektive (20 kW) og installeres i lokaler, hvor det ikke er muligt at placere klimaanlæg i kabinettet.

Typer af præcise klimatiske enheder

Klimatiske komplekser kan være monoblok og adskille alt efter typen af ​​split-systemer. Systemet afkøles på forskellige måder: ved fordampning af freon, vand eller luftkredsløb. Populære producenter: UNIFLAIR, Blue box.

Plus af installationer:

• uafbrudt arbejde
• høj effekt af udstyr;
• nøjagtig kontrol af klimatiske komponenter
• bred vifte af driftstemperaturer;
• kompatibilitet med afsendelseskontrol.

Ulemper ved præcisionssystemer:

• høj pris;
• støjende monoblokdesign.

Kølerventilatorsystem

Klimaanlægget bruger vand eller en blanding af ethylenglycol som varmemedium. Driftsprincippet svarer til installationer med freon.Køleren afkøler væsken, der cirkulerer i ventilatorens varmeveksler, og luften, der passerer gennem radiatoren, sænker temperaturen.

• Høj ydeevne;
• alsidighed;
• sikker og overkommelig drift.