Beregning av klimaanlegg for bolig og offentlige bygninger (side 1)

Online kalkulator for beregning av kjølekapasitet

For å uavhengig velge kraften til et klimaanlegg hjemme, bruk den forenklede metoden for å beregne området i kjølerommet, implementert i kalkulatoren. Nyansene i det elektroniske programmet og de angitte parametrene er beskrevet nedenfor i instruksjonene.

Merk. Programmet er egnet for å beregne ytelsen til husholdnings kjølere og delte systemer installert på små kontorer. Klimaanlegg av lokaler i industribygg er en mer kompleks oppgave, løst ved hjelp av spesialiserte programvaresystemer eller beregningsmetoden til SNiP.

Varmegevinst fra utstyr

Varmegevinster fra utstyr og elektriske motorer avhenger direkte av deres kraft og bestemmes ut fra uttrykket:

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

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

hvor N er kraften til utstyret, kWk1, k2, k3 er belastningsfaktorene (0,9 - 0,4), etterspørsel (0,9 - 0,7) og samtidig drift (1 - 0,3),

kt - varmeoverføringskoeffisient til rommet 0,1 - 0,95

Disse koeffisientene er ikke de samme for forskjellig utstyr og er hentet fra forskjellige oppslagsverk. I praksis er alle koeffisientene og effektiviteten til enhetene spesifisert i vilkårene. I industriell ventilasjon kan det være mer varmegevinster fra utstyr enn fra noe annet.

Avhengig av effektiviteten til en elektrisk motor på kraften:

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 Når det gjelder ventilasjon i husholdningen, anbefales det å ta kraften og luftstrømmen fra utstyrspassene, men det hender at det ikke er data, og hvis industrien ikke kan klare seg uten teknologer, er det her tillatt å ta omtrentlige verdier for varmegevinster fra utstyr, som finnes i alle slags referansebøker og håndbøker, for eksempel:

• Varmespredning av datamaskiner 300-400 W.
• kaffemaskiner 300 W.
• laserskrivere 400w
• vannkoker 900-1500 W.
• kopimaskin 500-600 W
• frityrgryter 2750-4050 W.
• servere 500-100 W.
• brødrister 1100-1250 W.
• TV-apparat 150 W.
• grill 13.500 W / m2 overflate
• kjøleskap 150 W.
• elektriske ovner 900-1500 W / m2 overflate

Når det er en avtrekkshette på kjøkkenet, reduseres varmen fra ovnen med 1,4.

Instruksjoner for bruk av programmet

Nå vil vi forklare trinn for trinn hvordan du beregner kraften til klimaanlegget på den presenterte kalkulatoren:

1. I de to første feltene skriver du inn verdiene for arealet i rommet i kvadratmeter og takhøyden.
2. Velg graden av belysning (soleksponering) gjennom vindusåpningene. Sollyset som trenger inn i rommet, varmer i tillegg luften - denne faktoren må tas i betraktning.
3. I neste rullegardinmeny velger du antall leietakere som skal være i rommet i lang tid.
4. På antall gjenværende faner velger du antall TV-er og PC-er i klimaanlegget. Under drift genererer disse husholdningsapparatene også varme og regnskapsføres.
5. Hvis et kjøleskap er installert i rommet, angir du verdien av husholdningsapparatets elektriske strøm i det nest siste feltet. Karakteristikken er lett å lære av bruksanvisningen til produktet.
6. Den siste fanen lar deg ta hensyn til tilluften som kommer inn i kjølesonen på grunn av ventilasjon. I følge forskriftsdokumenter er den anbefalte mangfoldet for boliglokaler 1-1,5.

For referanse. Luftkursen viser hvor mange ganger i løpet av en time luften i rommet er fullstendig fornyet.

La oss forklare noen av nyansene i riktig utfylling av feltene og valg av faner. Når du spesifiserer antall datamaskiner og TV-er, bør du vurdere å bruke dem samtidig.For eksempel bruker en leietaker sjelden begge apparatene samtidig.

Følgelig velges en enhet av husholdningsapparater som bruker mer energi for å bestemme den nødvendige kraften til delt system - en datamaskin. Det tas ikke hensyn til varmespredningen til TV-mottakeren.

Kalkulatoren inneholder følgende verdier for varmeoverføring fra husholdningsapparater:

• TV-apparat - 0,2 kW;
• personlig datamaskin - 0,3 kW;
• Siden kjøleskapet konverterer omtrent 30% av forbrukt strøm til varme, inkluderer programmet 1/3 av den angitte figuren i beregningene.

Kompressoren og radiatoren til et konvensjonelt kjøleskap gir varme til den omgivende luften.

Råd. Varmespredningen på utstyret ditt kan avvike fra de angitte verdiene. Eksempel: forbruket av en spillcomputer med en kraftig videoprosessor når 500-600 W, en bærbar PC - 50-150 W. Å vite tallene i programmet, er det enkelt å finne de nødvendige verdiene: For en spill-PC, velg 2 standarddatamaskiner, i stedet for en bærbar PC, ta en TV-mottaker.

Kalkulatoren lar deg ekskludere varmeforsterkning fra tilluften, men å velge denne kategorien er ikke helt riktig. Luftstrømmer sirkulerer i alle fall gjennom boligen og bringer varme fra andre rom, for eksempel kjøkkenet. Det er bedre å spille det trygt og inkludere dem i beregningen av klimaanlegget, slik at ytelsen er tilstrekkelig til å skape en behagelig temperatur.

Hovedresultatet av effektberegningen måles i kilowatt, sekundærresultatet er i British Thermal Units (BTU). Forholdet er som følger: 1 kW ≈ 3412 BTU eller 3,412 kBTU. Hvordan velge et delt system basert på de oppnådde tallene, les videre.

Typisk beregning av kraften til klimaanlegget

En typisk beregning lar deg finne kapasiteten til et klimaanlegg for et lite rom: et eget rom i en leilighet eller hytte, et kontor med et område på opptil 50 - 70 kvm. m og andre lokaler som ligger i hovedbygninger. Beregning av kjølekapasitet Spørsmål

(i kilowatt) produseres etter følgende metode:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Kraften til klimaanlegget må være innenfor rekkevidden Qrange

fra
–5%
før
+15%
design kapasitet
Spørsmål
.

Et eksempel på en typisk beregning av kraften til et klimaanlegg

La oss beregne kapasiteten til klimaanlegget for en stue med et areal på 26 kvm. m med en takhøyde på 2,75 m der en person bor, og har også en datamaskin, TV og et lite kjøleskap med et maksimalt strømforbruk på 165 watt. Rommet ligger på solsiden. Datamaskinen og TV-en fungerer ikke samtidig, siden de brukes av samme person.

• Først bestemmer vi varmegevinsten fra vindu, vegger, gulv og tak. Koeffisient q

  velg lik
  40
  , siden rommet ligger på solsiden:

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

  .

• Varmegevinster fra en person i rolig tilstand vil være 0,1 kW
  .
  Q2 = 0,1 kW
• Deretter vil vi finne varmegevinster fra husholdningsapparater. Siden datamaskinen og TV-en ikke fungerer samtidig, må bare en av disse enhetene tas med i beregningene, nemlig den som genererer mer varme. Dette er en datamaskin, hvorfra varmespredningen kommer 0,3 kW
  ... Kjøleskapet genererer omtrent 30% av det maksimale strømforbruket i form av varme, det vil si
  0,165 kW * 30% / 100% ≈ 0,05 kW
  .
  Q3 = 0,3 kW + 0,05 kW = 0,35 kW
• Nå kan vi bestemme den estimerte kapasiteten til klimaanlegget: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 kW + 0,1 kW + 0,35 kW = 3,31 kW
• Anbefalt effektområde Qrange
  (fra
  -5%
  før
  +15%
  design kapasitet
  Spørsmål
  ):
  3,14 kW rekkevidde

Det gjenstår for oss å velge en modell av passende kraft. De fleste produsenter produserer delte systemer med kapasiteter nær standardområdet: 2,0

kW;
2,6
kW;
3,5
kW;
5,3
kW;
7,0
kW. Fra dette sortimentet velger vi en modell med kapasitet
3,5
kW.

BTU

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

Beregningsmetode og formler

Fra en useriøs bruker er det ganske logisk å ikke stole på tallene som er oppnådd på en online kalkulator. For å kontrollere resultatet av beregningen av enheten, bruk den forenklede metoden som er foreslått av produsentene av kjøleutstyr.

Så, den nødvendige kuldeytelsen til et innenlands klimaanlegg beregnes av formelen:

Forklaring av betegnelser:

• Qtp - varmestrøm inn i rommet fra gaten gjennom bygningskonstruksjoner (vegger, gulv og tak), kW;
• Ql - varmespredning fra leietakere, kW;
• Qbp ​​- varmeinngang fra husholdningsapparater, kW.

Det er lett å finne ut varmeoverføringen til husholdningsapparater - se i produktpasset og finn egenskapene til den forbrukte elektriske kraften. Nesten all forbrukt energi omdannes til varme.

Et viktig poeng. Et unntak fra regelen er kjøleenheter og enheter som fungerer i start / stopp-modus. Innen 1 time vil kjøleskapskompressoren frigjøre en mengde varme som tilsvarer 1/3 av det maksimale forbruket som er spesifisert i bruksanvisningen.

Kompressoren til et kjøleskap hjemme konverterer nesten all forbrukt strøm til varme, men den fungerer i periodisk modus
Varmeinngang fra mennesker bestemmes av forskriftsdokumenter:

• 100 W / t fra en person i ro;
• 130 W / t - mens du går eller gjør lett arbeid;
• 200 W / t - under tung fysisk anstrengelse.

For beregninger tas den første verdien - 0,1 kW. Det gjenstår å bestemme mengden varme som trenger inn utenfra gjennom veggene med formelen:

• S - kvadratet til det avkjølte rommet, m²;
• h er takhøyden, m;
• q er den spesifikke termiske karakteristikken som refereres til rommets volum, W / m³.

Formelen lar deg utføre en samlet beregning av varmestrømmer gjennom de ytre gjerdene til et privat hus eller leilighet ved hjelp av den spesifikke karakteristikken q. Verdiene aksepteres som følger:

1. Rommet ligger på den skyggefulle siden av bygningen, vinduearealet overstiger ikke 2 m², q = 30 W / m³.
2. Med et gjennomsnittlig belysnings- og glassområde blir en spesifikk karakteristikk på 35 W / m³ tatt.
3. Rommet ligger på solsiden eller har mange gjennomsiktige strukturer, q = 40 W / m³.

Etter å ha bestemt varmegevinsten fra alle kilder, legg til tallene som er oppnådd med den første formelen. Sammenlign resultatene av den manuelle beregningen med resultatene til den elektroniske kalkulatoren.

Et stort glassområde innebærer en økning i kjølekapasiteten til klimaanlegget

Når det er nødvendig å ta hensyn til varmetilførselen fra ventilasjonsluften, øker enhetens kjølekapasitet med 15-30%, avhengig av valutakursen. Når du oppdaterer luftmiljøet 1 gang i timen, multipliserer du beregningsresultatet med faktoren 1,16-1,2.

Metodikk for beregning av klimaanlegget

Alle kan beregne den nødvendige effekten til klimaanlegget uavhengig av hverandre ved hjelp av en enkel formel. Først av alt må du finne ut hva varmen strømmer i rommet vil være. For å beregne dem, bør rommets volum multipliseres med varmeoverføringskoeffisienten. Verdien av denne koeffisienten er i området fra 35 til 40 W og avhenger av orienteringen til vindusåpningene. Deretter er det nødvendig å bestemme hva slags termisk energi som slippes ut av husholdningsapparater og energien til mennesker som hele tiden vil være i rommet. Alle disse verdiene av varmegevinster er oppsummert. Vi øker funnet antall med 15-20% og oppnår den nødvendige kjølekapasiteten til klimasystemet.

Relaterte artikler og materialer:

Design av klimaanleggDelt klimaanlegg: hvordan velge det?Automatisering av klimaanlegg

Et eksempel på et rom på 20 kvm. m

Vi viser beregningen av kapasiteten for klimaanlegg en liten leilighet - studio med et areal på 20 m² med en takhøyde på 2,7 m. Resten av de opprinnelige dataene:

• belysning - medium;
• antall innbyggere - 2;
• plasma TV-panel - 1 stk.
• datamaskin - 1 stk.
• kjøleskap strømforbruk - 200 W;
• hyppigheten av luftutskifting uten å ta hensyn til kjøkkenhette med jevne mellomrom - 1.

Varmeutslipp fra beboere er 2 x 0,1 = 0,2 kW, fra husholdningsapparater, med tanke på samtidighet - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW, fra siden av kjøleskapet - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Rom med gjennomsnittlig belysning, spesifikk karakteristikk q = 35 W / m³. Vi vurderer varmestrømmen fra veggene:

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

Den endelige beregningen av klimaanleggets kapasitet ser slik ut:

Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW, pluss kjøleforbruk for ventilasjon 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.

Bevegelsen av luftstrømmer rundt huset under ventilasjonsprosessen

Viktig! Ikke forveksle generell ventilasjon med hjemmeventilasjon. Luftstrømmen som kommer inn gjennom åpne vinduer er for stor og endres av vindkast. En kjøler bør ikke og kan normalt ikke kondisjonere et rom der et ukontrollert volum av uteluft flyter fritt.

Varmegevinst fra solstråling

Bestemmelse av varmegevinst fra solstråling er mer kompleks og ikke mindre viktig. Den samme håndboken vil hjelpe deg med dette, men hvis det er enklest for mennesker å bruke, er det mye vanskeligere å beregne solvarmegevinster. Varmegevinster for isolasjon er delt inn i varmestrøm gjennom vinduer og gjennom innelukkende strukturer. For å finne dem, må du vite orienteringen til bygningen bak kardinalpunktene, størrelsen på vinduet, utformingen av de omsluttende elementene og alle andre data som må erstattes av uttrykket. Beregningen av varmeinngang fra solstråling gjennom vinduet utføres gjennom uttrykket:

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

tnar - den gjennomsnittlige daglige temperaturen til uteluften, vi tar temperaturen juli fra SNiP 2.01.01-82

θ er en koeffisient som viser endringer i temperaturen til uteluften,

AMC - den høyeste daglige amplituden for utetemperaturen i juli, tar vi fra SNiP 2.01.01-82

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

AOC, ROC - areal og redusert motstand mot varmeoverføring av glass er hentet fra SNiP II-3-79

Alle data er hentet fra applikasjonen avhengig av geografisk breddegrad.

Solvarmeøkning gjennom bygningskonvolutten beregnes som følger:

Fra personlig erfaring, anbefaler jeg deg å lage en plate for å beregne varmegevinster fra solstråling i Excel eller et annet program, dette vil forenkle og øke hastigheten på beregningene dine. Prøv alltid å beregne solvarmeforsterkningen ved hjelp av denne metoden. Trist praksis viser at kunder som indikerer orienteringen av lokalene til kardinalpunktene, er mer sannsynlig et unntak enn en regel (Derfor bruker listige designere dette jukselaget: Varmeforsterkningen fra solen for den mørke siden er 30 W / m3, med normal belysning 35 W / m3, for solsiden 40 W / m3. Ta disse verdiene og multipliser med rytmen. Disse beregningene er veldig omtrentlige, de kan være flere ganger mer eller mindre varmegevinster beregnet av formlene Jeg bruker dette juksearket i sjeldne tilfeller: når du trenger å raskt hente et konvensjonelt delt system for leiligheter og små kontorer. Jeg anbefaler deg å gjøre ditt beste for å hente ut så mye data som mulig og gjøre alle de samme riktige beregningene av varme gevinst fra solstråling.

Velge et klimaanlegg med strøm

Deltesystemer og kjøleenheter av andre typer produseres i form av modellinjer med produkter med standard ytelse - 2,1, 2,6, 3,5 kW og så videre.Noen produsenter indikerer kraften til modeller i tusenvis av britiske termiske enheter (kBTU) - 07, 09, 12, 18 osv. Korrespondansen til klimaanlegg, uttrykt i kilowatt og BTU, er vist i tabellen.

Referanse. Fra betegnelsene i kBTU gikk de populære navnene på kjøleenheter av forskjellig kulde, "ni" og andre.

Å vite den nødvendige ytelsen i kilowatt og keiserlige enheter, velg et delt system i samsvar med anbefalingene:

1. Den optimale effekten til klimaanlegget til husholdningen ligger i området -5 ... + 15% av den beregnede verdien.
2. Det er bedre å gi en liten margin og avrunde resultatet oppover - til nærmeste produkt i modellutvalget.
3. Hvis den beregnede kjølekapasiteten overstiger kapasiteten til standardkjøleren med en hundredel kilowatt, bør du ikke runde opp.

Eksempel. Resultatet av beregninger er 2,13 kW, den første modellen i serien utvikler en kjølekapasitet på 2,1 kW, den andre - 2,6 kW. Vi velger alternativ nr. 1 - et 2,1 kW klimaanlegg, som tilsvarer 7 kBTU.

Eksempel to. I forrige avsnitt beregnet vi ytelsen til en studioleilighet - 3,08 kW og falt mellom 2,6-3,5 kW-modifikasjonene. Vi velger et delt system med høyere kapasitet (3,5 kW eller 12 kBTU), siden tilbakeføring til et lavere system ikke vil holde seg innenfor 5%.

For referanse. Vær oppmerksom på at strømforbruket til klimaanlegg er tre ganger mindre enn kjølekapasiteten. Enheten på 3,5 kW vil "trekke" rundt 1200 W strøm fra nettverket i maksimal modus. Årsaken ligger i kjølemaskinens driftsprinsipp - "splitt" genererer ikke kulde, men overfører varme til gaten.

De aller fleste klimasystemer er i stand til å operere i to moduser - kjøling og oppvarming i den kalde årstiden. Videre er varmeeffektiviteten høyere, siden kompressormotoren, som bruker strøm, i tillegg varmer freon-kretsen. Effektforskjellen i kjøle- og oppvarmingsmodus er vist i tabellen ovenfor.

Nominell og optimal effekt av klimaanlegget

omtrentlige verdier av forskjellige varmeoverskudd
Den nominelle effekten forstås som den gjennomsnittlige ytelsen til klimaanlegget for drift i kulde. Men i hvert enkelt tilfelle er det nødvendig å beregne den optimale effekten, som ideelt sett bør sammenfalle så mye som mulig med den første.

De nominelle verdiene velges av produsentene for hver type kjøleenhet:

• Vindusblokker har vanligvis følgende standardposisjoner: 5, 7, 9, 12, 18, 24;
• Veggsplitt samsvarer med modellutvalget i denne versjonen: 7, 9, 12, 18, 24. Noen ganger produserer noen merker ikke-standardmodeller med følgende nominelle verdier: 8, 10, 13, 28, 30;
• Kassettene er i denne rekkefølgen: 18, 24, 28, 36, 48, 60. Ikke-standard rad: 34, 43, 50, 54;
• Kanalsplitt starter med et kapasitetsområde på 12 modeller og noen ganger ender med 200;
• Konsollinstallasjoner har følgende variasjon: 18, 24, 28, 36, 48, 60. I en ikke-standardversjon: 28, 34, 43, 50, 54;
• Kolonner starter fra 30 og går opp til 100 eller mer.

Denne listen er ikke tilfeldig. Det har allerede tatt hensyn til valget av et klimaanlegg og dets kapasitet i området til rommet, og i takhøyden, og ved varmeinnstrømninger fra husholdningsutstyr, elektrisk belysning, mennesker, tak med vegger, åpne vinduer og ventilasjon.

Beregning av varmebalanse

Nylig har det vært en jevn trend mot en økning i bruken av frekvensomformere i industribedrifter, innen energi-, olje- og gassindustrien, verktøy osv. Dette skyldes det faktum at frekvensreguleringen av den elektriske stasjonen lar deg spare strøm og andre produksjonsressurser betydelig, sørger for automatisering av teknologiske prosesser og øker påliteligheten til systemet som helhet. Frekvensomformere brukes både i nye prosjekter og i moderniseringen av produksjonen.Et bredt spekter av kapasiteter og forskjellige alternativer for kontrollsystemer lar deg velge en løsning for nesten alle oppgaver.

Imidlertid, med alle de åpenbare fordelene med frekvensomformere, har de funksjoner som, uten å forringe fordelene, likevel krever ekstra bruk av spesielle enheter. Disse enhetene er inngangs- og utgangsfiltre og chokes.

Figur 1. Bruk av inngangs- og utgangsfiltre i kretser med en frekvensomformer.

Elektriske stasjoner er en kjent forstyrrelseskilde. Inngangsfiltre er designet for å minimere oppsamling og interferens fra både elektronisk utstyr og elektronisk utstyr, noe som gjør at du kan oppfylle kravene til elektromagnetisk kompatibilitet. Oppgaven med å redusere påvirkningen på kraftnettet av harmoniske forvrengninger som oppstår under driften av frekvensomformere løses ved å installere linjedrossler foran frekvensomformerne og DC-chokerne. MEDline choke ved inngangen til frekvensomformeren reduserer også påvirkningen av fase ubalanse i forsyningsspenningen.

Utgangsfiltre brukes til å beskytte isolasjon, redusere akustisk motorstøy og høyfrekvent elektromagnetisk interferens i motorkabelen, lagerstrømmer og akselspenninger, og forlenge dermed motorens levetid og vedlikeholdsperioder. Utgangsfiltre inkluderer dU / dt-filtre og sinusbølgefiltre.

Det skal bemerkes at sinusbølgefiltre kan brukes med en koblingsfrekvens høyere enn nominell verdi, men de kan ikke brukes hvis koblingsfrekvensen er mer enn 20% lavere enn nominell verdi. DU / dt-filtre kan brukes med en koblingsfrekvens under nominell verdi, men de bør unngås med en koblingsfrekvens som er høyere enn nominell verdi, da dette vil føre til at filteret blir overopphetet.

På grunn av det faktum at filtre / chokes skal være plassert så nær frekvensomformeren som mulig, blir de vanligvis plassert sammen med den i samme strømskap, hvor resten av bryter- og kontrollelementene også er plassert.

Fig. 2. Skap med frekvensomformer, filtre og koblingsenheter.

Det skal forstås at kraftige effektfiltre og chokes genererer en betydelig mengde varme under drift (både kjernen og viklingen oppvarmes). Avhengig av filtertype kan tap nå flere prosent av lasten. For eksempel har en trefaset linjedrossel SKY3TLT100-0.3 produsert av det tsjekkiske selskapet Skybergtech et spenningsfall på 4% i et 380 volt nettverk, som ved en driftsstrøm på 100A skaper en tapskraft på 210 W. Effekten til den elektriske motoren ved denne strømmen vil være omtrent 55 kW, dvs. det absolutte effekttapet over choken vil være lite, mindre enn 0,5%. Men siden dette strømtapet frigjøres i et lukket skap, må det tas spesielle tiltak for å fjerne varmen.

Mengden varme som genereres er som regel proporsjonal med effekten, men avhenger også av designfunksjonene til viklingselementet. Sinusbølgefiltre vil generere mer varme enn for eksempel dU / dt-filtre, siden de har større chokes og kondensatorer for å gi mer effektiv utjevning og høyfrekvent undertrykkelse. Den aktive motstanden til viklingen gir betydelige tap. Ofte, for å spare penger, bruker produsenter en viklingstråd av en mindre seksjon, noen ganger laget ikke av kobber, men av aluminium. Termogrammet (fig. 3) viser to sinusfiltre med samme effekt, men fra forskjellige produsenter. Begge filtrene har samme effekttap, men det er tydelig at viklingene på filteret til venstre varmes opp mer, og filteret til høyre har en kjerne. Hvis alt annet er likt, vil filteret til høyre naturligvis vare lenger enn filteret til venstre.overoppheting av viklingen har en mye større innvirkning på filterets holdbarhet på grunn av en økning i lekkasjestrømmer på grunn av utseende av mikrosprekker i isolasjonen av viklingene.

Fig. 3 Termogram for sinusformede filtre fra forskjellige produsenter.

Det skal også bemerkes at bruken av forskjellige kjernematerialer også har sterk innvirkning på effekttapet, det vil si varmespredningen. Dette gjelder spesielt i nærvær av høyfrekvent interferens i kretsen. Så den tsjekkiske produsenten Skybergtech produserer to typer filtre med samme parametere SKY3FSM110-400E og SKY3FSM110-400EL-Rev. A. I den andre filtermodellen brukes en kjerne laget av et bedre materiale, på grunn av hvilket effekttapet reduseres med ca. 10%. Det skal bemerkes at kostnadene for et filter med de beste termiske parametrene er nesten 80% høyere enn kostnaden for en analog. Derfor, når du velger et filter, må du også ta hensyn til den økonomiske faktoren.

Betydelig oppvarming av effektfiltre med nominell effekt kan være innenfor produsentens toleranser, men likevel må frekvensomformere (FC) sammen med varmegenerering tas med i beregningen av termisk balanse i kabinettet. Moderne omformere har en virkningsgrad på 97-98% og er som regel den viktigste varmekilden i skapet, men ikke den eneste. I tillegg til omformeren genereres varme av støydempingsfilteret, inngangsdrosselen, motorens choke eller sinusfilter, kontaktorer og til og med kjøleviften. Dermed er det ikke nok å bare stole på varmespredningen til selve inverteren for å beregne den nødvendige blåserstrømmen.

Manglende overholdelse av temperaturregimet kan føre til ubehagelige, og noen ganger svært alvorlige konsekvenser - fra redusert levetid på utstyret til brannen. Derfor er det av største betydning å opprettholde den optimale temperaturen i utstyrskapene. Det er mange måter å løse dette problemet på: å bruke et skap med et annet volum, bruke tvungen luftstrøm, spesielle varmevekslere (inkludert bruk av væskekjøling) og klimaanlegg. I denne artikkelen vil vi fokusere på funksjonene til å beregne den klassiske tvungen luftkjøling.

Produsenter av kabinetter har spesielle metoder for å beregne de termiske forholdene (for eksempel ProClima-programvaren fra SchneiderElectric eller RittalPower Engineering-programvaren fra RittalTherm). De gjør det mulig å ta hensyn til varmespredningen til alle skapelementer, inkludert strømbrytere, kontaktorer, etc. Skapets utforming, dimensjoner og plassering i forhold til andre skap tas i betraktning.

Disse programmene er laget for å beregne de termiske forholdene til spesifikke skap fra en gitt produsent. ta hensyn til designfunksjonene, materialet osv. Likevel, ved å bruke disse programmene, er det fullt mulig å foreta en omtrentlig beregning for et vilkårlig kabinett, hvis du kjenner visse innledende parametere.

I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til både kildene til varmeproduksjon (strømtap på utstyret) og skallområdet (skapets overflate). Dataene om strømtap for alle innebygde enheter, dimensjonene til ledningsskapet, må være kjent. Det er også nødvendig å stille inn verdiene for minimum / maksimum temperatur utenfor skapet, fuktighet og høyde (dette vil være nødvendig for å bestemme ønsket luftstrømningshastighet). Relativ fuktighet brukes til å bestemme duggpunktet, hvor temperaturen kondens begynner å dannes under. Det er nødvendig å bli ledet av den når du bestemmer den minste tillatte temperaturen i skapet (fig. 4).

Fig. 4 Duggpunktbestemmelsestabell

Formålet med beregningen er å bestemme behovet for tvungen luftstrøm / kjøling / oppvarming, der den interne temperaturen beregnet fra strømtapet vil ligge innenfor maksimum / minimum tillatte driftstemperaturer for enheter i skapet.

Beregning av den termiske balansen til et kabinett med frekvensomformere består av flere trinn.På første trinn er det nødvendig å beregne den effektive varmeoverføringsoverflaten Se. Skapets overflate er i kontakt med miljøet, hvis temperatur er forskjellig fra temperaturen inne i skapet. Det effektive varmevekslingsområdet Se avhenger av de geometriske dimensjonene og plasseringen av kabinettet. Koeffisienten for hvert overflateelement er valgt fra tabellen (fig. 5), i samsvar med IEC 60890-standarden.

Figur 5: Utvalgstabell for koeffisienten b for å bestemme det effektive skallområdet

Det totale effektive arealet av skallet er:

Se =S(S0 x b)

På andre trinn beregnes effekten av varmetap som genereres av utstyret inne i skapet. Kabinettets varmeeffekt er definert som summen av effekttapene til de enkelte elementene som er installert i kabinettet.

Q = Q1 + Q2 + Q3….

Varmetapene til individuelt installert utstyr kan spesifiseres av deres elektriske egenskaper. For utstyr og ledere med delvis belastning kan effekttapet bestemmes ved hjelp av følgende formel:

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

Q - tap av aktiv effekt;

Qn - tap av nominell effekt (ved In);

Ib er den faktiske verdien av strømmen;

Nominell strøm.

Når du tar hensyn til de kjente verdiene for omgivelsestemperaturer (Temin, Temax), kan du også finne maksimums- og minimumstemperaturen inne i skapet:

Ti max (° C) = Q / (K x Se) + Te max

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

K er en konstant som tar hensyn til skallmaterialet. For noen vanlige materialer som brukes til fremstilling av skap, vil den ha følgende verdier:

K = 12 W / m2 / ° C for aluminiumskjede

K = 5,5 W / m2 / ° C for malt metallhylse;

K = 3,7 W / m2 / ° C for rustfritt stålmantel;

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

La oss angi de nødvendige temperaturverdiene inne i skapet som Tsmin og Tsmax.

Deretter tar vi en beslutning om valget av det nødvendige vedlikeholdssystemet for mikroklima:

1) Hvis den maksimale beregnede temperaturverdien overstiger den innstilte verdien (Timax> Tsmax), er det nødvendig å sørge for et tvungen ventilasjonssystem, varmeveksler eller klimaanlegg; systemkraft kan bestemmes ut fra uttrykket:

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

Herfra kan den nødvendige luftstrømmen beregnes:

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

f - korreksjonsfaktor (faktor f = Сp х ρ, produkt av spesifikk varme og lufttetthet ved havnivå). For forskjellige høyder over havet har koeffisienten f følgende verdier:

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 temperaturverdien er mindre enn det innstilte maksimumet (Timax

3) Hvis den minimale beregnede temperaturverdien er lavere enn den innstilte (Ti min

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

4) Hvis den minimale beregnede temperaturverdien er høyere enn den innstilte (Ti min> Ts min), er ikke mikroklima kontrollsystemet påkrevd.

Ved beregning av luftstrømmen som genereres av viften, må belastningstap forårsaket av eksoskomponentene (luftfordelingsrist og filter, tilstedeværelse eller fravær av ventilasjonsgrill) tas i betraktning.

Når du designer, bør det sikres en jevn fordeling av krafttap inne i kabinettet (kabinettet), og plasseringen av det innebygde utstyret skal ikke hindre luftsirkulasjonen. Unnlatelse av å overholde disse reglene vil kreve mer komplekse termiske beregninger for å eliminere sannsynligheten for lokal overoppheting og bypass-effekten. Tilbehøret må være dimensjonert slik at den effektive strømmen til MONTERINGskretsene ikke overstiger 80% av merkestrømmen til enhetene.

La oss vurdere beregningen av varmebalansen ved hjelp av et spesifikt eksempel.

Innledende data: Vi har et skap laget av malt stål 2m høyt, 1m bredt og 0,6m dypt, stående på rad. Skapet inneholder 2 frekvensomformere, to hovedfiltre og to utgangssinusfiltre, samt koblingselementer, men på grunn av deres lave effektspredning i forhold til det spesifiserte utstyret, kan vi forsømme dem. Romtemperaturen kan variere fra -10 til + 32 ° C. Relativ luftfuktighet 70%. Maksimal tillatt temperatur inne i kabinettet + 40 ° C. For å unngå kondens, må den minste tillatte temperaturen i skapet være minst duggpunktet, dvs.i vårt tilfelle 26 ° C (fig. 4)

Beregning:

I samsvar med tabellen (fig. 5) vil det totale effektive arealet av skallet være lik:

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

Basert på den kjente spredte kraften til individuelle utstyrselementer, finner vi den totale verdien. For en frekvensomformer, hvis effektivitet er 97-98%, tar vi 3% av den oppgitte nominelle effekten for kraftavledningen. Siden utformingen tar høyde for at den maksimale belastningen ikke skal overstige 80% av den nominelle verdien, gjelder koeffisienten 0,8 for korreksjon av den totale termiske effekten:

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

Videre tar vi hensyn til de kjente verdiene for omgivelsestemperaturer (Te min, Te max), og finner maksimums- og minimumstemperaturer inne i skapet uten kjøling:

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

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

Siden den maksimale beregnede temperaturverdien er betydelig høyere enn den forhåndsinnstilte verdien (148,05 ° C> 40 ° C), er det nødvendig å sørge for tvangsventilasjon, hvis kraft vil være lik:

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

Nå kan vi beregne den nødvendige blåseytelsen. For å ta hensyn til belastningstap forårsaket av eksoskomponentene (luftfordelingsrist, filter), antas en margin på 20%. Som et resultat finner vi at for å opprettholde temperaturbalansen i skapet innenfor de angitte verdiene, er en luftstrøm med en kapasitet på:

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

Denne luftstrømmen kan sikres ved å installere flere vifter, hvor luftstrømmen oppsummeres. Du kan for eksempel bruke Sunon A2179HBT-TC-vifter. Dette bør imidlertid også ta hensyn til fallet i ytelse i nærvær av motstand mot strømning fra de installerte skapelementene. Når vi tar hensyn til denne faktoren, vil det i vårt tilfelle være mulig å installere 2 W2E208-BA20-01 EBM-PAPST-vifter eller 4 A2179HBT-TC-vifter fra Sunon. Når du velger antall og plassering av viftene, bør det tas i betraktning at seriekoblingen deres øker det statiske trykket, og den parallelle forbindelsen øker luftstrømmen.

Tvungen luftkjøling kan realiseres ved å trekke opp varm luft (vifte installert ved utløpet) fra skapets volum eller ved å blåse kald luft (vifte ved innløpet). Valget av ønsket metode gjøres best i den innledende designfasen. Hver av disse metodene har sine egne fordeler og ulemper. Luftinjeksjon muliggjør mer effektiv blåsing av de heteste elementene, hvis de er riktig plassert og faller ned i hovedluftstrømmen. Økt strømningsturbulens øker den totale varmespredningen. I tillegg forhindrer overtrykket som genereres av utslippet støv i å komme inn i huset. Ved avtrekksventilasjon, på grunn av redusert trykk i skapets volum, trekkes støv inn gjennom alle sporene og åpningene. Når viften er plassert ved innløpet, øker også sin egen ressurs siden den opererer i en strøm med kald innløpsluft. Imidlertid når viften plasseres på eksosiden, blir varmen fra driften av selve viften straks ledet ut og påvirker ikke driften av utstyret. I tillegg, på grunn av det lille vakuumet som oppstår under eksosventilasjonen, suges luft inn ikke bare gjennom hovedinntaksåpningen, men også gjennom andre tilleggsåpninger. Optimalt plassert nær varmekilder gir bedre strømningskontroll.

Når du installerer vifter ved innløpet, anbefales det å plassere dem i den nedre delen av kabinettet. En luftutløpsgrill der det fjernes oppvarmet luft skal plasseres i den øvre delen av skapet. Luftutløpsgitteret må ha den nødvendige beskyttelsesgraden, noe som sikrer normal drift av den elektriske installasjonen.Det må tas i betraktning at installasjon av et eksosfilter av samme størrelse som viften reduserer den faktiske ytelsen til viften med 25-30%. Derfor må filterutløpet være større enn vifteinntaket.

Når du installerer en vifte ved uttaket, plasseres de i den øvre delen av skapet. Luftinntakene er plassert i bunnen og i tillegg nær kildene til den mest intense varmeproduksjonen, noe som letter kjøling.

Vi legger til at valget av den nødvendige blåsmetoden forblir hos designerne, som tar hensyn til alle ovennevnte faktorer, den nødvendige graden av IP-beskyttelse og utstyrets egenskaper, må velge den mest passende. Viktigheten av å sikre optimal temperatur i utstyrsskap er ubestridelig. Den gitte beregningsmetoden, basert på metodene som er foreslått av utviklerne av Schnaider Electric, Rittal-skap i samsvar med IEC 60890, tillater noen forenklinger, bruk av empiriske verdier, men tillater samtidig med tilstrekkelig pålitelighet til å utføre en praktisk beregning av systemet for å opprettholde den optimale termiske balansen mellom kabinetter med frekvensomformere og effektfiltre.

Forfattere: Ruslan Cherekbashev, Vitaly Khaimin

Litteratur

1. Haimin V., Bahar E. Filtre og kvelere fra firmaet Skybergtech // Kraftelektronikk. 2014. Nr. 3.

2. IEC / TR 60890 (2014) Montering for lavspenningsbryter. Metode for verifikasjon av temperaturstigning ved beregning

3. Sarel-katalog. Temperaturkontroll i sentralbord. www.schneider-electric.ru

4. Regler for opprettelse av GCC i samsvar med GOST R IEC 61439. Rittal tekniske bibliotek.

5. Kjøling av kontrollskap og prosesser. Rittal tekniske bibliotek 2013.

6. Vikharev L. Hvordan jobbe for ikke å brenne ut på jobben. Eller kort om metodene og systemene for kjøling av halvlederinnretninger. Del to // Kraftelektronikk. 2006. nr. 1.

Beregning av strømforbruket fra PCen, i henhold til passverdiene til nodenes strømforbruk

Når spørsmålet "Hvor mye varme genererer datamaskinen min?" Oppstår, prøver vi først å finne data om varmespredningen til nodene som er i din PC-sak. Men slike data er ingen steder å finne. Det maksimale vi finner er strømmen som forbrukes av nodene langs strømforsyningskretsene 3.3; fem; 12 V. Og selv da ikke alltid.

Disse verdiene av forbruksstrømmer har oftest toppverdier og er ment for å velge strømforsyning for å ekskludere overstrøm.

Siden alle enhetene inne i datamaskinen drives av likestrøm, er det ikke noe problem å bestemme topp (nøyaktig topp) strømforbruk av noden din. For å gjøre dette, er det bare å bestemme summen av kreftene som forbrukes på hver linje, ved å multiplisere strømmen og spenningen som forbrukes langs kretsen (jeg gjør oppmerksom på at det ikke blir brukt noen konverteringsfaktorer - likestrøm.).

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

Som du forstår, er dette et veldig grovt estimat, som i det virkelige liv nesten aldri blir utført, fordi alle noder på datamaskinen ikke fungerer samtidig i toppmodus. Operativsystemet fungerer med PC-noder i henhold til visse algoritmer. Informasjon leses - behandles - skrives ned - en del av den vises på kontrollmidlene. Disse operasjonene utføres på datapakker.

På Internett er det mange estimater av toppverdiene for strømforbruk hentet fra nodene.

Beregningene som ble gjort for 2-3 år siden, samsvarer i prinsippet ikke med dagens situasjon. Fordi produsentene gjennom årene har modernisert nodene sine, noe som har ført til en reduksjon i strømforbruket.

De siste dataene er vist i tabell 1.

Tabell 1.

Vi ser at dataene har en veldig bred spredning, det bestemmes av den spesifikke modellen til din node. Noder fra forskjellige produsenter, spesielt de som produseres til forskjellige tider, har et bredt spekter av strømforbruk. I prinsippet kan du gjøre beregningen selv.

Beregningen av strømforbruket av PC-en utføres i flere trinn.

Den:

1. Samle inn informasjon om strømforbruket av noden,
2. Beregning av totalt strømforbruk og valg av PSU,
3. Beregning av totalforbruket til PCen (med tanke på strømforsyningen).

En integrert del av varmespredningsberegningen er beregningen av strømforbruket av datamaskinen. Fra hvilken strømforsyningen bestemmes, velges en bestemt modell, hvoretter dens varmespredning estimeres. Derfor, når du utfører en termisk beregning, er det nødvendig å først samle inn data om strømmen som forbrukes av datanodene.

Men så langt er ikke selv strømforbruket alltid gitt av produsentene av datamaskinkomponenter, noen ganger er verdien på forsyningsspenningen og strømforbruket for denne spenningen angitt på parameterplaten. Som nevnt ovenfor, ved likestrøm, som brukes til å drive datamaskinnodene, indikerer produktet av forsyningsspenningen og strømmen som forbrukes ved en gitt spenning strømforbruket.

Basert på det totale strømforbruket (tar det som varmeutløserkraften), kan du utføre en foreløpig eller omtrentlig beregning av kjølesystemet. Denne beregningen vil heller gi overdreven avkjøling av PC-en din, som under forhold med høy belastning og følgelig maksimal varmeutslipp gir en viss tilnærming til den virkelige varmen, og vil gi normal kjøling. Men når PC-en brukes til vanlige (ikke ressurskrevende) applikasjoner, er kjølesystemet beregnet på denne måten klart overflødig, og det å sikre normal funksjon av PC-nodene skaper ulempe for brukeren på grunn av det økte støynivået.

Først og fremst bør du vite at strømforbruket og varmespredningen til nodene er direkte relatert.

Varmespredningseffekten til elektroniske komponenter er ikke lik strømforbruket, men de er relatert til hverandre gjennom enhetens effekttapfaktor.

Det er mange publikasjoner om hvordan du utfører denne beregningen, det er spesielle nettsteder for denne beregningen. Men fortsatt er det spørsmål om implementeringen.

Hvorfor?

Og fordi ikke bare varmespredningskraften er vanskelig å finne fra produsenten, men selv ikke strømmen som forbrukes av noden vi er interessert i, er ikke alltid kjent. Kanskje de bare er redde for å sitere dem på grunn av at verdien deres ikke er ustabil under drift og avhenger betydelig av driftsmodus. Forskjellen kan være opptil ti ganger og noen ganger enda mer.

De ser ikke ut til å ønske å overvelde brukere med "unødvendig" informasjon. Og jeg har ikke funnet noen data for produsenter ennå.

Anbefalinger for valg av type klimaanlegg

Serverskap klimaanlegg
Vanskelige driftsforhold med kontinuerlig belastning tåler ikke alle klimasystemer. Den må være utstyrt med støvfilter, avfukter, vintersett. Et av alternativene for luftkjøling er et serverskap med klimaanlegg. Utformingen krever ikke kondensdrenering, utendørsenheten er kompakt i størrelse. Innendørsenheten er installert vertikalt eller horisontalt i et serverskap.

Krav til klimaanlegg

Når klimaet opprettholdes i serverrommene, er det problemfri drift av klimaanlegg. Kapasitet og reparasjoner vil la telekommunikasjonsutstyr være avkjølt i lang tid. Prinsippet om rotasjon og reservasjon gjør at kravet kan oppfylles. Flere klimaanlegg er installert i rommet, koblet til ett nettverk med en roterende enhet. Ved feil på ett klimaanlegg aktiveres alternativet for sikkerhetskopiering automatisk.

Den vekslende innkoblingen av blokkene lar deg balansere belastningen og sikre optimale klimaparametere. I denne modusen stopper teknikeren vekselvis for hvile og vedlikehold.

Rotasjonsenheten hjelper til med å kontrollere klimaanlegget til serverrommene. Det veksler automatisk innkobling av arbeidsenheter, om nødvendig kobler en backupenhet. Det andre kontrollalternativet er installasjon av sensorer, hvoravlesningene vises på dataskjermen. Du trenger ikke å forlate arbeidsplassen din for å bestemme forholdene i serverrommet. All informasjon i form av tabeller og grafer går til datamaskinen. Meldinger ledsages av et lydsignal.

Delte systemer

Kolonne klimaanlegg diagram
For å opprettholde de angitte parametrene i serverrommene, brukes delte systemer. Husholdnings- eller semi-industrielle høykraftsystemer er installert i små rom med en varmeavgivelse på opptil 10 kW. Etter installasjonstype er de:

• Veggmontert - et allsidig og rimelig alternativ. Produktiviteten er 2,5-5 kW, en modell velges der en betydelig lengde på freonlinjen er gitt. Anbefalte produsenter er Daikin, Toshiba og Mitsubishi Electric.
• Kanaler - enheter plasseres under et falskt tak, sparer plass og gir effektiv luftutveksling. Egnet for store serverrom. Ducted air condition leverer kald luft direkte til stativene.
• Kolonne - kraftige systemer i form av skap er installert på gulvet, krever ikke installasjon.

Presisjons klimasystemer

Serverrom presisjon klimaanlegg er profesjonelt utstyr. Klimakomplekser har en høy ressurs for kontinuerlig drift, slik at de opprettholder optimale temperatur- og fuktighetsparametere. En av fordelene med utstyret er nøyaktighet, klimatiske indikatorer i store lokaler har svingninger på ikke mer enn 1 ° C og 2%. I serverrom er skap- og takmodeller installert. De første kjennetegnes av de store dimensjonene, deres effekt er 100 kW. Taksystemer er mindre effektive (20 kW) og installeres i rom hvor det ikke er mulig å plassere klimaanlegg i skap.

Typer av presise klimatiske innretninger

Klimakomplekser kan være monoblokk og skille i henhold til typen splitsystemer. Systemet blir avkjølt på forskjellige måter: ved fordampning av freon, vann eller luftkrets. Populære produsenter: UNIFLAIR, Blue box.

Pluss installasjoner:

• uavbrutt arbeid;
• høy effekt av utstyr;
• presis kontroll av klimakomponenter;
• bredt spekter av driftstemperaturer;
• kompatibilitet med ekspedisjonskontroll.

Ulemper med presisjonssystemer:

• høy pris;
• støyende monoblokkdesign.

Chiller fan coil system

Klimaanlegget bruker vann eller etylenglykolblanding som oppvarmingsmedium. Operasjonsprinsippet ligner på installasjoner med freon.Væskekjøleren kjøler ned væsken som sirkulerer i viften, og luften som går gjennom radiatoren senker temperaturen.

• høy ytelse;
• allsidighet;
• sikker og rimelig drift.