Beräkning av luftkonditioneringssystem för bostäder och offentliga byggnader (sida 1)

Online-kalkylator för beräkning av kylkapacitet

För att oberoende välja kraften i ett luftkonditionering i hemmet, använd den förenklade metoden för att beräkna området för kylrummet, implementerat i miniräknaren. Nyanserna i online-programmet och de angivna parametrarna beskrivs nedan i instruktionerna.

Notera. Programmet är lämpligt för att beräkna prestanda för hushållskylare och delade system installerade i små kontor. Luftkonditionering av lokaler i industribyggnader är en mer komplex uppgift, löst med hjälp av specialiserade mjukvarusystem eller beräkningsmetoden för SNiP.

Värmeökning från utrustning

Värmevinst från utrustning och elmotorer beror direkt på deras kraft och bestäms utifrån uttrycket:

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

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

där N är kraften i utrustningen, kWk1, k2, k3 är belastningsfaktorerna (0,9 - 0,4), efterfrågan (0,9 - 0,7) och samtidig drift (1 - 0,3),

kt - värmeöverföringskoefficient till rummet 0,1 - 0,95

Dessa koefficienter är inte samma för olika utrustning och hämtas från olika referensböcker. I praktiken specificeras alla koefficienter och effektivitet för anordningarna i referensvillkoren. I industriell ventilation kan det finnas mer värmevinst från utrustning än från något annat.

Beroende på effektiviteten hos en elmotor på dess kraft:

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 När det gäller hushållsventilation är det tillrådligt att ta kraften och luftflödet från utrustningens pass, men det händer att det inte finns några data och om industrin inte kan klara sig utan tekniker, så är det här tillåtet att ta ungefärliga värden för värmevinst från utrustning, som finns i alla typer av referensböcker och handböcker, till exempel:

• Värmeavledning av datorer 300-400 W
• kaffemaskiner 300 W.
• laserskrivare 400w
• vattenkokare 900-1500 W.
• kopiator 500-600 W
• fritöser 2750-4050 W.
• servrar 500-100 W.
• brödrost 1100-1250 W.
• TV-apparat 150 W.
• grill 13.500 W / m2 yta
• kylskåp 150 W.
• elektriska ugnar 900-1500 W / m2 yta

När det finns en avgasfläkt i köket minskar värmeförstärkningen från kaminen med 1,4.

Instruktioner för användning av programmet

Nu förklarar vi steg för steg hur man beräknar luftkonditioneringens effekt på den presenterade miniräknaren:

1. I de två första fälten anger du värdena för rummet i kvadratmeter och takets höjd.
2. Välj graden av belysning (sol exponering) genom fönsteröppningarna. Det solljus som tränger in i rummet värmer dessutom luften - denna faktor måste beaktas.
3. I nästa rullgardinsmeny väljer du antalet hyresgäster som stannar länge i rummet.
4. På de återstående flikarna väljer du antalet TV-apparater och persondatorer i luftkonditioneringszonen. Under drift genererar dessa hushållsapparater också värme och redovisas.
5. Om ett kylskåp är installerat i rummet, ange värdet på hushållsapparatens elkraft i det näst sista fältet. Egenskapen är lätt att lära sig av produktens bruksanvisning.
6. Den sista fliken låter dig ta hänsyn till tilluften som kommer in i kylzonen på grund av ventilation. Enligt regleringsdokument är den rekommenderade mångfalden för bostadshus 1-1,5.

Som referens. Luftväxelkursen visar hur många gånger under en timme luften i rummet förnyas helt.

Låt oss förklara några nyanser av korrekt fyllning av fälten och val av flikar. När du anger antalet datorer och tv-apparater bör du överväga att använda dem samtidigt.Till exempel använder en hyresgäst sällan båda apparaterna samtidigt.

Följaktligen väljs en enhet för hushållsapparater som förbrukar mer energi - en dator - för att bestämma den delade systemets erforderliga effekt. TV-mottagarens värmeavledning ingår inte.

Räknaren innehåller följande värden för värmeöverföring från hushållsapparater:

• TV-apparat - 0,2 kW;
• persondator - 0,3 kW;
• Eftersom kylen omvandlar cirka 30% av den förbrukade elen till värme, inkluderar programmet 1/3 av den angivna siffran i beräkningarna.

Kompressorn och kylaren i ett konventionellt kylskåp avger värme till den omgivande luften.

Råd. Värmeavledningen på din utrustning kan skilja sig från de angivna värdena. Exempel: förbrukningen av en speldator med en kraftfull videoprocessor når 500-600 W, en bärbar dator - 50-150 W. Att känna till siffrorna i programmet är det lätt att hitta de nödvändiga värdena: för en spel-PC, välj 2 standarddatorer, istället för en bärbar dator, ta en TV-mottagare.

Med miniräknaren kan du utesluta värmeförstärkning från tilluften, men att välja denna flik är inte helt korrekt. Luftströmmar cirkulerar i alla fall genom bostaden och ger värme från andra rum, till exempel köket. Det är bättre att spela det säkert och inkludera dem i beräkningen av luftkonditioneringen så att dess prestanda är tillräcklig för att skapa en bekväm temperatur.

Huvudeffektberäkningsresultatet mäts i kilowatt, det sekundära resultatet är i British Thermal Units (BTU). Förhållandet är följande: 1 kW ≈ 3412 BTU eller 3,412 kBTU. Hur man väljer ett split-system baserat på de erhållna siffrorna, läs vidare.

Typisk beräkning av luftkonditioneringens effekt

En typisk beräkning låter dig hitta kapaciteten för ett luftkonditioneringsapparat för ett litet rum: ett separat rum i en lägenhet eller stuga, ett kontor med en yta på upp till 50 - 70 kvm. m och andra lokaler belägna i huvudbyggnader. Beräkning av kylkapacitet F

(i kilowatt) framställs enligt följande metod:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q1 - värmevinst från fönster, väggar, golv och tak.	Q1 = S * h * q / 1000, där S är området för rummet (kvm. M); h är höjden på rummet (m); q - koefficient lika med 30-40 W / kb. m: q = 30 för ett skuggat rum; q = 35 vid medium belysning; q = 40 för rum med mycket solljus. Om direkt solljus kommer in i rummet ska fönstren ha ljusgardiner eller persienner.
Q2 är summan av värmevinst från människor.	Värmevinst från en vuxen: 0,1 kW - i vila; 0,13 kW - med lätt rörelse; 0,2 kW - med fysisk aktivitet;
Q3 - summan av värmevinst från hushållsapparater.	Värmevinst från hushållsapparater: 0,3 kW - från en dator; 0,2 kW - från TV: n; För andra apparater kan det antas att de genererar 30% av den maximala energiförbrukningen i form av värme (det vill säga det antas att den genomsnittliga energiförbrukningen är 30% av det maximala).

Luftkonditioneringens effekt måste ligga inom räckvidden Qrange

från
–5%
innan
+15%
designkapacitet
F
.

Ett exempel på en typisk beräkning av luftkonditioneringens effekt

Låt oss beräkna luftkonditioneringens kapacitet för ett vardagsrum med en yta på 26 kvm. m med en takhöjd på 2,75 m där en person bor, och har också en dator, TV och ett litet kylskåp med en maximal energiförbrukning på 165 watt. Rummet ligger på solsidan. Datorn och TV: n fungerar inte samtidigt, eftersom de används av samma person.

• Först bestämmer vi värmevinst från fönster, väggar, golv och tak. Koefficient q

  välj lika
  40
  , eftersom rummet ligger på solsidan:

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

  .

• Värmevinst från en person i lugnt tillstånd kommer att vara 0,1 kW
  .
  Q2 = 0,1 kW
• Därefter hittar vi värmevinst från hushållsapparater. Eftersom datorn och TV: n inte fungerar samtidigt måste endast en av dessa enheter tas med i beräkningarna, nämligen den som genererar mer värme. Det här är en dator vars värmeavledning är 0,3 kW
  ... Kylskåpet genererar cirka 30% av den maximala energiförbrukningen i form av värme, det vill säga
  0,165 kW * 30% / 100% ≈ 0,05 kW
  .
  Q3 = 0,3 kW + 0,05 kW = 0,35 kW
• Nu kan vi bestämma den beräknade kapaciteten för luftkonditioneringsapparaten: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 kW + 0,1 kW + 0,35 kW = 3,31 kW
• Rekommenderat effektområde Qrange
  (från
  -5%
  innan
  +15%
  designkapacitet
  F
  ):
  3,14 kW räckvidd

Det återstår för oss att välja en modell av lämplig kraft. De flesta tillverkare tillverkar delade system med kapacitet nära standardområdet: 2,0

kW;
2,6
kW;
3,5
kW;
5,3
kW;
7,0
kW. Från detta sortiment väljer vi en modell med en kapacitet
3,5
kW.

BTU

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

Beräkningsmetod och formler

Från en noggrann användares sida är det ganska logiskt att inte lita på siffrorna som erhållits på en online-kalkylator. För att kontrollera resultatet av beräkningen av enhetens effekt, använd den förenklade metod som föreslagits av kylutrustningstillverkarna.

Så, den erforderliga kylprestandan för en inhemsk luftkonditionering beräknas med formeln:

Förklaring av beteckningar:

• Qtp är värmeflödet som kommer in i rummet från gatan genom byggnadsstrukturer (väggar, golv och tak), kW;
• Ql - värmeavledning från lägenhetshyresgäster, kW;
• Qbp ​​- värmeintag från hushållsapparater, kW.

Det är lätt att ta reda på värmeöverföringen från elektriska hushållsapparater - se i produktpasset och hitta egenskaperna hos den förbrukade elkraften. Nästan all förbrukad energi omvandlas till värme.

En viktig punkt. Ett undantag från regeln är kylenheter och enheter som arbetar i start / stopp-läge. Inom en timme släpper kylkompressorn in i rummet en värmemängd som motsvarar 1/3 av den maximala förbrukningen som anges i bruksanvisningen.

Kompressorn i ett hemkylskåp omvandlar nästan all förbrukad el till värme, men den fungerar i intermittent läge
Värmeintag från människor bestäms av reglerande dokument:

• 100 W / h från en viloperson;
• 130 W / h - medan du går eller gör lätt arbete;
• 200 W / h - vid tung fysisk ansträngning.

För beräkningar tas det första värdet - 0,1 kW. Det återstår att bestämma mängden värme som tränger in från utsidan genom väggarna med formeln:

• S - torget i det kylda rummet, m²;
• h är takhöjden, m;
• q är den specifika termiska egenskapen som hänvisas till rumsvolymen, W / m³.

Formeln låter dig utföra en aggregerad beräkning av värmeströmmar genom de yttre staketet i ett privat hus eller lägenhet med den specifika karakteristiken q. Dess värden accepteras enligt följande:

1. Rummet ligger på den skuggiga sidan av byggnaden, fönstrets yta överstiger inte 2 m², q = 30 W / m³.
2. Med en genomsnittlig belysnings- och glasyta tas en specifik egenskap på 35 W / m³.
3. Rummet ligger på solsidan eller har många genomskinliga strukturer, q = 40 W / m³.

När du har bestämt värmeförstärkningen från alla källor, lägg till de erhållna siffrorna med den första formeln. Jämför resultaten av den manuella beräkningen med resultaten från online-kalkylatorn.

Ett stort glasområde innebär en ökning av luftkonditioneringens kylkapacitet

När det är nödvändigt att ta hänsyn till värmeintaget från ventilationsluften ökar enhetens kylkapacitet med 15-30%, beroende på växelkursen. När du uppdaterar luftmiljön 1 gång i timmen multiplicerar du beräkningsresultatet med faktorn 1,16-1,2.

Metod för beräkning av luftkonditioneringssystemet

Alla kan oberoende beräkna den erforderliga effekten för luftkonditioneringsapparaten med en enkel formel. Först och främst måste du ta reda på vad värmen flödar i rummet. För att beräkna dem bör rumsvolymen multipliceras med värmeöverföringskoefficienten. Värdet på denna koefficient ligger i intervallet från 35 till 40 W och beror på orienteringen av fönsteröppningarna. Därefter är det nödvändigt att bestämma vilken typ av termisk energi som släpps ut av hushållsapparater och energin hos människor som ständigt kommer att vara i rummet. Alla dessa värden för värmevinst är sammanfattade. Vi ökar det hittade antalet med 15-20% och får den kylkapacitet som krävs i klimatsystemet.

Relaterade artiklar och material:

Design av luftkonditioneringssystemDelad luftkonditionering: hur man väljer den?Automatisering av luftkonditioneringssystem

Ett exempel på ett rum på 20 kvm. m

Vi visar beräkningen av kapaciteten för luftkonditionering av en liten lägenhet - studio med en yta på 20 m² med en takhöjd på 2,7 m. Resten av de ursprungliga uppgifterna:

• belysning - medium;
• antal invånare - 2;
• plasma-TV-panel - 1 st.
• dator - 1 st.
• kylförbrukning - 200 W;
• frekvensen av luftutbyte utan att ta hänsyn till den periodiskt fungerande köksfläkten - 1.

Värmeutsläpp från boende är 2 x 0,1 = 0,2 kW, från hushållsapparater, med hänsyn till samtidighet - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW, från kylskåpets sida - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Rum med genomsnittlig belysning, specifik egenskap q = 35 W / m³. Vi överväger flödet av värme från väggarna:

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

Den slutliga beräkningen av luftkonditioneringens kapacitet ser ut så här:

Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW, plus kylförbrukning för ventilation 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.

Luftströmmarnas rörelse runt huset under ventilationsprocessen

Viktig! Förväxla inte allmän ventilation med hemventilation. Luftflödet som kommer in genom öppna fönster är för stort och förändras av vindstöd. En kylare bör inte och kan normalt inte konditionera ett rum där en okontrollerad volym utomhusluft flyter fritt.

Värmeökning från solstrålning

Bestämning av värmeförstärkning från solstrålning är mer komplex och inte mindre viktig. Samma handbok hjälper dig med detta, men om den enklaste formeln används för människor är det mycket svårare att beräkna solvärmevinst. Värmevinst för isolering delas in i värmeflöde genom fönster och genom inneslutande strukturer. För att hitta dem måste du känna till byggnadens orientering bakom kardinalpunkterna, fönstrets storlek, utformningen av de inneslutande elementen och alla andra data som behöver ersättas med uttrycket. Beräkningen av värmeintag från solstrålning genom fönstret utförs genom uttrycket:

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

tnar - den genomsnittliga dagliga temperaturen för utomhusluften, vi tar temperaturen i juli från SNiP 2.01.01-82

θ är en koefficient som visar förändringar i uteluftens temperatur,

AMC - den högsta dagliga amplituden för den yttre lufttemperaturen i juli, tar vi från SNiP 2.01.01-82

tp - lufttemperatur i byggnaden tar vi enligt SNiP 2.04.05-91

AOC, ROC - area och det reducerade motståndet mot värmeöverföring av glasrutor hämtas från SNiP II-3-79

All data hämtas från applikationen beroende på geografisk latitud.

Solvärmeökningen genom byggnadshöljet beräknas enligt följande:

Med tanke på personlig erfarenhet råder jag dig att göra en platta för att beräkna värmevinst från solstrålning i Excel eller ett annat program, detta förenklar och påskyndar dina beräkningar kraftigt. Försök alltid att beräkna solvärmeförstärkningen med denna metod. Tråkig praxis visar att kunder som indikerar orienteringen av sina lokaler mot kardinalpunkterna är mer sannolikt ett undantag än en regel (Därför använder listiga designers detta fuskark: Värmeförstärkning från solen för den mörka sidan är 30 W / m3 normalbelysning 35 W / m3, för solsidan 40 W / m lägenheter och små kontor. Jag råder dig att göra ditt bästa för att dra ut så mycket data som möjligt och göra samma korrekta beräkning av värmeintag från solstrålning.

Välja en luftkonditionering med ström

Delade system och kylenheter av andra typer produceras i form av modellinjer med produkter med standardprestanda - 2,1, 2,6, 3,5 kW och så vidare.Vissa tillverkare anger kraften hos modeller i tusentals brittiska värmeenheter (kBTU) - 07, 09, 12, 18, etc. Korrespondensen av luftkonditioneringsenheter, uttryckt i kilowatt och BTU, visas i tabellen.

Referens. Från beteckningarna i kBTU gick de populära namnen på kylenheter av olika kalla, "nio" och andra.

Att känna till den prestanda som krävs i kilowatt och imperialenheter, välj ett delat system i enlighet med rekommendationerna:

1. Hushållets luftkonditioneringsapparats optimala effekt ligger i intervallet -5 ... + 15% av det beräknade värdet.
2. Det är bättre att ge en liten marginal och runda resultatet uppåt - till närmaste produkt i modellutbudet.
3. Om den beräknade kylkapaciteten överstiger standardkylarens kapacitet med hundradels kilowatt, ska du inte runda upp den.

Exempel. Resultatet av beräkningarna är 2,13 kW, den första modellen i serien utvecklar en kylkapacitet på 2,1 kW, den andra - 2,6 kW. Vi väljer alternativ nr 1 - en 2,1 kW luftkonditionering, vilket motsvarar 7 kBTU.

Exempel två. I föregående avsnitt beräknade vi enhetens prestanda för en studiolägenhet - 3,08 kW och föll mellan 2,6-3,5 kW-modifieringarna. Vi väljer ett split-system med högre kapacitet (3,5 kW eller 12 kBTU), eftersom återställning till en lägre inte kommer att hålla sig inom 5%.

Som referens. Observera att strömförbrukningen för alla luftkonditioneringsapparater är tre gånger mindre än dess kylkapacitet. Enheten på 3,5 kW kommer att "dra" cirka 1200 W el från nätet i maximalt läge. Anledningen ligger i kylmaskinens funktion - "split" genererar inte kyla utan överför värme till gatan.

De allra flesta klimatsystem kan fungera i två lägen - kyla och värma under den kalla årstiden. Dessutom är värmeeffektiviteten högre eftersom kompressormotorn, som förbrukar elektricitet, dessutom värmer freonkretsen. Effektskillnaden i kyl- och uppvärmningsläge visas i tabellen ovan.

Klassad och optimal effekt hos luftkonditioneringen

ungefärliga värden för olika värmeöverskott
Den nominella effekten förstås som den genomsnittliga prestandan för luftkonditioneringen för drift i kyla. Men i varje enskilt fall är det nödvändigt att beräkna den optimala effekten, som helst bör sammanfalla så mycket som möjligt med den första.

De nominella värdena väljs av tillverkarna för varje typ av kylanordning:

• Fönsterblock har vanligtvis följande standardpositioner: 5, 7, 9, 12, 18, 24;
• Väggsplittringar motsvarar modellutbudet i denna version: 7, 9, 12, 18, 24. Ibland producerar vissa märken icke-standardmodeller med följande nominella värden: 8, 10, 13, 28, 30;
• Kassetterna är i denna ordning: 18, 24, 28, 36, 48, 60. Icke-standardrad: 34, 43, 50, 54;
• Kanaluppdelningar börjar med ett kapacitetsintervall på 12 modeller och slutar ibland med 200;
• Konsolinstallationer har följande variation: 18, 24, 28, 36, 48, 60. I en icke-standardversion: 28, 34, 43, 50, 54;
• Kolumner börjar från 30 och går upp till 100 eller mer.

Denna lista är inte av misstag. Det har redan tagit hänsyn till valet av en luftkonditionering och dess kapacitet i rummet och takhöjden och genom värmeinflöde från hushållsutrustning, elektrisk belysning, människor, tak med väggar, öppna fönster och ventilation.

Beräkning av värmebalans

Nyligen har det skett en stadig trend mot en ökning av användningen av frekvensomvandlare i industriföretag inom energi-, olje- och gasindustrin, elverktyg etc. Detta beror på det faktum att frekvensregleringen av den elektriska enheten låter dig avsevärt spara el och andra produktionsresurser, säkerställer automatisering av tekniska processer och ökar systemets tillförlitlighet som helhet. Frekvensomvandlare används både i nya projekt och i moderniseringen av produktionen.Ett brett utbud av kapacitet och olika alternativ för styrsystem gör att du kan välja en lösning för nästan alla uppgifter.

Men med alla de uppenbara fördelarna med frekvensomvandlare har de funktioner som, utan att förringa deras fördelar, ändå kräver ytterligare användning av speciella enheter. Dessa enheter är in- och utgångsfilter och drosslar.

Figur 1. Användning av in- och utgångsfilter i kretsar med en frekvensomvandlare.

Elektriska drivenheter är en välkänd störningskälla. Ingångsfiltret är utformade för att minimera hämtning och störningar från både elektronisk utrustning och från den, vilket gör att du kan uppfylla kraven för elektromagnetisk kompatibilitet. Uppgiften att minska påverkan på kraftnätet av harmoniska snedvridningar som uppstår under drift av frekvensomvandlare löses genom att installera ledningsdrosslar framför frekvensomvandlarna och likströmsdrosslarna. FRÅNlinjedrossel vid frekvensomvandlarens ingång minskar också påverkan av fasobalans i matningsspänningen.

Utgångsfilter används för att skydda isolering, minska motorns akustiska brus och högfrekventa elektromagnetiska störningar i motorkabeln, lagerströmmar och axelspänningar, vilket förlänger motorns livslängd och underhållsperioder. Utgångsfilter inkluderar dU / dt-filter och sinusvågfilter.

Det bör noteras att sinusvågfilter kan användas med en omkopplingsfrekvens högre än det nominella värdet, men de kan inte användas om omkopplingsfrekvensen är mer än 20% lägre än det nominella värdet. DU / dt-filter kan användas med en omkopplingsfrekvens under det nominella värdet, men bör undvikas med en omkopplingsfrekvens högre än det nominella värdet, eftersom detta kommer att göra att filtret överhettas.

På grund av att filter / drosslar ska placeras så nära frekvensomvandlaren som möjligt, placeras de vanligtvis tillsammans med den i samma strömskåp, där resten av omkopplings- och styrelementen också finns.

Fig. 2. Skåp med frekvensomvandlare, filter och kopplingsanordningar.

Det bör förstås att kraftfulla effektfilter och drosslar genererar en betydande mängd värme under drift (både kärnan och lindningen värms upp). Beroende på filtertyp kan förluster nå flera procent av lasteffekten. Till exempel har en trefasledningsdrossel SKY3TLT100-0.3 tillverkad av det tjeckiska företaget Skybergtech ett spänningsfall på 4% i ett 380 volts nätverk, vilket vid en driftsström på 100A skapar en förlusteffekt på 210 W. Elmotorns effekt vid denna ström kommer att vara cirka 55 kW, dvs. den absoluta effektförlusten över choken blir liten, mindre än 0,5%. Men eftersom denna strömförlust släpps i ett stängt skåp måste särskilda åtgärder vidtas för att ta bort värme.

Mängden värme som genereras är som regel proportionell mot effekten, men beror också på lindningselementets designfunktioner. Sinvågsfilter genererar mer värme än till exempel dU / dt-filter, eftersom de har större drosslar och kondensatorer för att ge effektivare utjämning och högfrekvent undertryckning. Lindningens aktiva motstånd medför betydande förluster. För att spara pengar använder tillverkarna ofta en lindningstråd i en mindre sektion, ibland gjord av inte koppar utan av aluminium. Termogrammet (fig. 3) visar två sinusfilter med samma effekt, men från olika tillverkare. Båda filtren har samma effektförluster, men det framgår tydligt att lindningarna på filtret till vänster värms upp mer och filtret till höger har en kärna. Naturligtvis, när allt annat är lika, kommer filtret till höger att vara längre än filtret till vänster.överhettning av lindningen har en mycket större effekt på filterets hållbarhet på grund av en ökning av läckströmmar på grund av att mikrosprickor uppträder i lindningens isolering.

Fig. 3 Termogram för sinusformade filter från olika tillverkare.

Det bör också noteras att användningen av olika kärnmaterial också påverkar kraftförlusten kraftigt, det vill säga värmeavledningen. Detta gäller särskilt i närvaro av högfrekvent störning i kretsen. Så den tjeckiska tillverkaren Skybergtech producerar två typer av filter med samma parametrar SKY3FSM110-400E och SKY3FSM110-400EL-Rev. A. I den andra filtermodellen används en kärna gjord av ett bättre material, varigenom effektförlusten minskas med cirka 10%. Det bör noteras att kostnaden för ett filter med de bästa termiska parametrarna är nästan 80% högre än kostnaden för en analog. Därför måste man också ta hänsyn till den ekonomiska faktorn när man väljer ett filter.

Betydande uppvärmning av effektfilter till märkeffekt kan ligga inom tillverkarens toleranser, men ändå, tillsammans med värmeproduktion, måste frekvensomvandlare (FC) beaktas vid beräkning av värmebalansen i kabinettet. Moderna växelriktare har en verkningsgrad på 97-98% och är som regel den främsta värmekällan i skåpet, men inte den enda. Förutom växelriktaren genereras värme av brusreduceringsfiltret, ingångsdrosseln, motorns choke eller sinusfilter, kontaktorer och till och med kylfläktmotorn. Således är det inte tillräckligt att enbart förlita sig på värmeavledningen för själva växelriktaren för att beräkna det erforderliga blåserflödet.

Underlåtenhet att följa temperaturregimen kan leda till obehagliga och ibland mycket allvarliga konsekvenser - från en minskning av utrustningens livslängd till dess eld. Därför är det ytterst viktigt att bibehålla den optimala temperaturen i utrustningsskåpen. Det finns många sätt att lösa detta problem: att använda ett skåp med en annan volym, använda tvingat luftflöde, speciella värmeväxlare (inklusive vätskekylning) och luftkonditioneringsapparater. I den här artikeln kommer vi att fokusera på funktionerna för att beräkna den klassiska tvångsluftkylningen.

Elskåpstillverkare har speciella medel för att beräkna de termiska förhållandena (till exempel programvaran ProClima från SchneiderElectric eller programvaran RittalPower Engineering från RittalTherm). De gör att du kan ta hänsyn till värmeavledningen för alla skåpelement, inklusive brytare, kontaktorer etc. Skåpets utformning, dess dimensioner och placering i förhållande till andra skåp beaktas.

Dessa program har skapats för att beräkna de termiska förhållandena för specifika skåp hos en viss tillverkare. ta hänsyn till deras designfunktioner, material etc. Med dessa program är det dock möjligt att göra en ungefärlig beräkning för ett godtyckligt skåp om du känner till vissa initiala parametrar.

I detta fall är det nödvändigt att ta hänsyn till både källorna till värmeproduktion (utrustningens strömförluster) och skalets yta (skåpets yta). Data om strömförlusterna för alla inbyggda enheter, kopplingsskåpets mått, måste vara kända. Det är också nödvändigt att ställa in värdena för lägsta / högsta temperatur utanför skåpet, luftfuktighet och höjd (detta kommer att behövas för att bestämma önskad luftflöde). Relativ fuktighet används för att bestämma daggpunkten, temperaturen under vilken kondens börjar bildas. Det är nödvändigt att vägledas av det när man bestämmer minsta tillåtna temperatur i skåpet (fig. 4).

Bild 4 Bestämningstabell för daggpunkt

Syftet med beräkningen är att bestämma behovet av tvingat luftflöde / kylning / uppvärmning, där den interna temperaturen beräknad från effektförlusten ligger inom de högsta / lägsta tillåtna driftstemperaturerna för enheter i skåpet.

Beräkning av termisk balans i ett effektskåp med frekvensomvandlare består av flera steg.I det första steget är det nödvändigt att beräkna den effektiva värmeöverföringsytan Se. Skåpets yta är i kontakt med en miljö vars temperatur skiljer sig från temperaturen inuti skåpet. Det effektiva värmeväxlingsområdet Se beror på skåpets geometriska mått och placering, koefficienten för varje ytelement väljs från tabellen (Fig. 5), i enlighet med IEC 60890-standarden.

Figur 5: Urvalstabell för koefficienten b för att bestämma det effektiva skalområdet

Skalets totala effektiva yta är:

Se =S(S0 x b)

I det andra steget beräknas effekten av värmeförluster som genereras av utrustningen inne i skåpet. Skåpets värmeeffekt definieras som summan av effektförlusterna för de enskilda elementen installerade i skåpet.

Q = Q1 + Q2 + Q3….

Värmeförlusterna hos enskilt installerad utrustning kan specificeras av deras elektriska egenskaper. För utrustning och ledare med delvis belastning kan effektförlusten bestämmas med följande formel:

Q = Qn x (Ib / In) 2, där

Q - aktiv effektförlust;

Qn - förlust av märkeffekt (vid In);

Ib är det aktuella värdet på strömmen;

Nominell ström.

Med hänsyn till de kända värdena för omgivningstemperaturer (Temin, Temax) kan du dessutom hitta de högsta och lägsta temperaturerna i skåpet:

Ti max (° C) = Q / (K x Se) + Te max

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

K är en konstant som tar hänsyn till skalmaterialet. För vissa vanliga material som används för tillverkning av skåp kommer det att ha följande värden:

K = 12 W / m2 / ° C för aluminiummantel

K = 5,5 W / m2 / ° C för målad metallhölje;

K = 3,7 W / m2 / ° C för en mantel av rostfritt stål;

K = 3,5 W / m2 / ° C för polyesterhölje.

Låt oss ange de önskade temperaturvärdena i skåpet som Tsmin och Tsmax.

Därefter fattar vi ett beslut om valet av det nödvändiga mikroklimatunderhållssystemet:

1) Om det maximala beräknade temperaturvärdet överstiger det inställda värdet (Timax> Tsmax), är det nödvändigt att tillhandahålla ett tvångsventilationssystem, värmeväxlare eller luftkonditionering; systemeffekt kan bestämmas från uttrycket:

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

Härifrån kan erforderligt luftflöde beräknas:

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

f - korrektionsfaktor (faktor f = Сp х ρ, produkt med specifik värme och lufttäthet vid havsnivå). För olika höjder över havet har koefficienten f följande värden:

från 0 till 100 m f = 3.1

från 100 till 250 m f = 3,2

från 250 till 500 m f = 3,3

från 500 till 350 m f = 3,4

från 750 till 1000 m f = 3,5

2) Om det maximala beräknade temperaturvärdet är lägre än det angivna maximumet (Timax

3) Om det minsta beräknade temperaturvärdet är lägre än det inställda (Ti min

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

4) Om det minsta beräknade temperaturvärdet är högre än det inställda värdet (Ti min> Ts min), krävs inte mikroklimatkontrollsystemet.

Vid beräkning av luftflödet som genereras av fläkten måste lastförluster orsakade av avgaskomponenter (luftfördelningsgaller och filter, närvaro eller frånvaro av ventilationsgaller) beaktas.

Vid utformningen bör en jämn fördelning av strömförluster i höljet (skåpet) säkerställas, och placeringen av den inbyggda utrustningen bör inte hindra luftcirkulationen. Om dessa regler inte följs krävs mer komplexa termiska beräkningar för att eliminera sannolikheten för lokal överhettning och bypasseffekten. Tillbehören måste vara dimensionerade så att den effektiva strömmen för MONTERINGskretsarna inte överstiger 80% av enhetens märkström.

Låt oss överväga beräkningen av värmebalansen med ett specifikt exempel.

Inledande data: Vi har ett skåp av målat stålplåt 2 m högt, 1 m brett och 0,6 m djupt, som står i rad. Skåpet innehåller två frekvensomvandlare, två nätfilter och två utgående sinusfilter, samt kopplingselement, men på grund av deras låga effektförlust i förhållande till den angivna utrustningen kan vi försumma dem. Den omgivande rumstemperaturen kan variera från -10 till + 32 ° C. Relativ luftfuktighet 70%. Den tillåtna maximala temperaturen inuti skåpet är + 40 ° C. För att undvika kondens måste den minsta tillåtna temperaturen i skåpet vara minst daggpunkten, dvs.i vårt fall 26 ° C (fig. 4)

Betalning:

I enlighet med tabellen (Fig. 5) kommer skalets totala effektiva yta att vara lika 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

Baserat på den kända försvunna kraften hos enskilda utrustningselement hittar vi dess totala värde. För en frekvensomvandlare, vars verkningsgrad är 97-98%, tar vi 3% av den deklarerade märkeffekten för effektförlusten. Eftersom konstruktionen tar hänsyn till att den maximala belastningen inte bör överstiga 80% av det nominella värdet, är koefficienten 0,8 tillämplig för korrigering av den totala termiska effekten:

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

Med hänsyn till de kända värdena för omgivningstemperaturer (Te min, Te max) hittar vi dessutom de maximala och minsta värdena för temperaturen inuti skåpet utan kylning:

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

Eftersom det maximala beräknade temperaturvärdet är betydligt högre än det förinställda värdet (148,05 ° C> 40 ° C), är det nödvändigt att tillhandahålla tvångsventilation, vars effekt är lika med:

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

Nu kan vi beräkna den nödvändiga blåsprestandan. För att ta hänsyn till de belastningsförluster som orsakas av avgaskomponenterna (luftfördelningsgaller, filter) kommer vi att ställa in en marginal på 20%. Som ett resultat finner vi att för att bibehålla temperaturbalansen i skåpet inom de angivna värdena, ett luftflöde med en kapacitet på:

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

Detta luftflöde kan säkerställas genom att installera flera fläktar vars luftflöde sammanfattas. Du kan till exempel använda Sunon A2179HBT-TC-fläktar. Detta bör dock också ta hänsyn till nedgången i prestanda i närvaro av motstånd mot flödet från de installerade elementen i skåpet. Med hänsyn till denna faktor kommer det i vårt fall att vara möjligt att installera 2 W2E208-BA20-01 EBM-PAPST-fläktar eller 4 A2179HBT-TC-fläktar från Sunon. När du väljer antal och plats för fläktarna bör det beaktas att deras seriekoppling ökar det statiska trycket och parallellkopplingen ökar luftflödet.

Tvångsluftkylning kan realiseras genom att suga upp värmd luft (fläkt installerad vid utloppet) från skåpets volym eller genom att blåsa kall luft (fläkt vid inloppet). Valet av önskad metod görs bäst i det inledande designfasen. Var och en av dessa metoder har sina egna fördelar och nackdelar. Luftinjektion möjliggör effektivare blåsning av de hetaste elementen om de är korrekt placerade och faller in i huvudluftströmmen. Ökad flödesturbulens ökar den totala värmeavledningen. Dessutom förhindrar övertrycket som genereras av utsläppet att damm tränger in i huset. Vid avluftning, på grund av det minskade trycket i skåpets volym, dras damm in genom alla slitsar och öppningar. När fläkten är placerad vid inloppet ökar dess egen resurs också eftersom den arbetar i en ström av kall inloppsluft. Men när fläkten är placerad på avgassidan släpps värmen från själva fläkten direkt ut och påverkar inte utrustningen. Dessutom sugs luft in inte bara genom huvudintagsöppningen utan även genom andra hjälpöppningar på grund av det lilla vakuum som skapas under avgasventilationen. Optimalt placerad nära värmekällor ger bättre flödeskontroll.

När du installerar fläktar vid inloppet rekommenderas att du placerar dem längst ner i höljet. Ett luftutloppsgaller genom vilket uppvärmd luft avlägsnas ska placeras i skåpets övre del. Luftutloppsgallret måste ha det nödvändiga skyddet, vilket säkerställer att den elektriska installationen fungerar normalt.Man bör komma ihåg att installation av ett avgasfilter av samma storlek som fläkten minskar fläktens faktiska prestanda med 25-30%. Därför måste filterutloppet vara större än fläktens inlopp.

När du installerar en fläkt vid uttaget placeras de i den övre delen av skåpet. Luftinloppen är placerade längst ner och dessutom nära källorna för den mest intensiva värmeproduktionen, vilket underlättar deras kylning.

Vi tillägger att valet av den nödvändiga blåsmetoden kvarstår hos konstruktörerna, som med hänsyn till alla ovanstående faktorer, den erforderliga graden av IP-skydd och utrustningens egenskaper måste välja den mest lämpliga. Vikten av att säkerställa optimal temperatur i utrustningsskåp är obestridlig. Den givna beräkningsmetoden, baserad på de metoder som föreslagits av konstruktörerna av Schnaider Electric, Rittal-kapslingar i enlighet med IEC 60890, möjliggör vissa förenklingar, användningen av empiriska värden, men möjliggör samtidigt med tillräcklig tillförlitlighet för att utföra en praktisk beräkning av systemet för att upprätthålla den optimala termiska balansen för elkåp med frekvensomvandlare och effektfilter.

Författare: Ruslan Cherekbashev, Vitaly Khaimin

Litteratur

1. Haimin V., Bahar E. Filter och drosslar från företaget Skybergtech // Kraftelektronik. 2014. Nr 3.

2. IEC / TR 60890 (2014) Enheter för lågspänningsställ. Verifieringsmetod för temperaturstegring genom beräkning

3. Sarels katalog. Temperaturreglering i växlar. www.schneider-electric.ru

4. Regler för skapande av GCC enligt GOST R IEC 61439. Rittal tekniska bibliotek.

5. Kylning av styrskåp och processer. Rittals tekniska bibliotek 2013.

6. Vikharev L. Hur man arbetar för att inte brinna ut på jobbet. Eller kort om metoderna och systemen för kylning av halvledaranordningar. Del två // Kraftelektronik. 2006. Nr 1.

Beräkning av strömförbrukningen av PC: n enligt passvärdena för nodförbrukningen

När frågan ”Hur mycket värme genererar min dator?” Uppstår försöker vi först hitta data om värmeavledningen för noderna i ditt PC-fall. Men sådana uppgifter finns ingenstans. Det maximala som vi hittar är de strömmar som förbrukas av noderna längs strömförsörjningskretsarna 3.3; fem; 12 V. Och även då inte alltid.

Dessa värden för förbrukningsströmmar har oftast toppvärden och är avsedda snarare för att välja en strömförsörjning för att utesluta dess överström.

Eftersom alla enheter inuti datorn drivs av likström är det inget problem att bestämma toppnivån (exakt topp) för din nod. För att göra detta bestämmer du helt enkelt summan av förbrukningen på varje linje genom att multiplicera strömmen och spänningen som förbrukas längs kretsen (jag uppmärksammar att inga omvandlingsfaktorer tillämpas - likström.).

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

Som du förstår är detta en väldigt grov uppskattning, som i verkligheten nästan aldrig utförs, eftersom alla noder på datorn inte fungerar samtidigt i toppläge. Operativsystemet fungerar med PC-noder enligt vissa algoritmer. Information läses - bearbetas - skrivs ner - en del av den visas på kontrollmedlet. Dessa operationer utförs på datapaket.

På Internet finns det många uppskattningar av exakt värdet på toppeffektförbrukningen som tas från nodernas egenskaper.

Beräkningarna som gjordes för 2-3 år sedan motsvarar i princip inte den nuvarande situationen. För genom åren har tillverkare moderniserat sina noder, vilket har lett till en minskning av deras energiförbrukning.

De senaste uppgifterna visas i tabell 1.

Nr pp	Knut	Effektförbrukning per nod, W	Förklaringar
1	Processor (CPU)	42 — 135	Mer exakt, se specifikationen för din processor
2	Moderkort	15 — 100	Mer exakt, se.publikationer eller gör beräkningen själv (beroende på specifikation)
3	Grafikkort	Upp till 65	Bussdriven, se dokumentationen för mer information
		Upp till 140	Se separat dokumentation med separat strömförsörjning
4	Bagge	3 — 15	Beror på kapacitet och driftsfrekvens, mer exakt, se dokumentationen
5	Hårddisk, hårddisk	10 — 45	Beror på driftläge, mer exakt, se specifikationen
6	CD / DVD - RW	10 – 30	Beror på driftläge, mer exakt, se specifikationen
7	FDD	5 – 10	Beror på driftläge, mer exakt, se specifikationen
8	Ljudkort	3 — 10	Beror på driftläge, mer exakt, se specifikationen
9	Fläkt	1 — 4,5	Mer exakt, se specifikationen
10	Nätverkskort / inbyggt	3 — 5	Mer exakt, se specifikationen
11	USB 2 / USB 3-port	2,5 / 5 (enligt vissa rapporter mer än 10 W per USB3-port)	Till den anslutna porten
12	COM-, LPT-, GAME-portar	< 2	För varje ansluten port
13	Inbyggt ljudkort	< 5	När du använder passiva högtalare
14	Strömförsörjning	Nackdelar max + 30%	Vald efter beräkning av förbrukningen

Bord 1.

Vi ser att data har en mycket bred spridning, den bestäms av den specifika modellen för din nod. Noder från olika tillverkare, särskilt de som produceras vid olika tidpunkter, har ett brett spektrum av strömförbrukning. I princip kan du göra beräkningen själv.

Beräkningen av strömförbrukningen av PC: n utförs i flera steg.

Det:

1. Samla in information om den ström som förbrukas av noden,
2. Beräkning av total strömförbrukning och val av PSU,
3. Beräkning av datorns totala förbrukning (med hänsyn till strömförsörjningen).

En integrerad del av värmeavledningsberäkningen är beräkningen av den ström som förbrukas av datorn. Från vilken strömförsörjningens effekt bestäms väljs en specifik modell, varefter dess värmeavledning uppskattas. Därför är det nödvändigt att först samla in data om den ström som förbrukas av datorns noder när du utför termisk beräkning.

Men hittills ges inte ens strömförbrukningen alltid av tillverkarna av datornoder, ibland anges värdet på matningsspänningen och strömförbrukningen för denna spänning på parameterskylten. Som nämnts ovan, vid likström, som används för att driva datorns noder, indikerar produkten från matningsspänningen och strömmen som förbrukas vid en given spänning strömförbrukningen.

Baserat på den totala energiförbrukningen (tar den som värmeavledningseffekten) är det möjligt att utföra en preliminär eller ungefärlig beräkning av kylsystemet. Denna beräkning kommer snarare att ge överdriven kylning av din dator, vilket under förhållanden med hög belastning och följaktligen maximal värmeavgivning ger en viss approximation till den verkliga värmeavgivningen och ger normal kylning. Men när PC: n används för vanliga (inte resurskrävande) applikationer är det på detta sätt beräknade kylsystemet tydligt överflödigt, och att säkerställa att PC-nodernas normala funktion skapar besvär för användaren på grund av den ökade ljudnivån.

Först och främst bör du veta att nodförbrukningen och värmeavledningen är direkt relaterade.

Värmeavledningsförmågan hos elektroniska komponenter är inte lika med strömförbrukningen, men de är relaterade till varandra genom enhetens effektförlustfaktor.

Det finns många publikationer om hur man beräknar, det finns speciella webbplatser på Internet för denna beräkning. Men fortfarande finns det frågor om dess genomförande.

Varför?

Och för att inte bara värmeavledningseffekten är svår att hitta från tillverkaren, utan även den ström som förbrukas av den nod vi är intresserad av är inte alltid känd. Kanske är de helt enkelt rädda för att citera dem på grund av att deras värde inte är instabilt under drift och beror väsentligt på driftläget. Skillnaden kan vara upp till tio gånger och ibland ännu mer.

De verkar inte vilja överväldiga användare med "onödig" information. Och jag har inte hittat några data för tillverkare än.

Rekommendationer för att välja typ av luftkonditionering

Server skåp luftkonditionering
Svåra driftsförhållanden med kontinuerlig belastning klarar inte alla klimatsystem. Den måste vara utrustad med dammfilter, avfuktare, vinterkit. Ett av alternativen för luftkylning är ett luftkonditionerat serverskåp. Utformningen kräver inte kondensdränering, utomhusenheten är kompakt i storlek. Inomhusenheten installeras vertikalt eller horisontellt i ett serverskåp.

Krav på luftkonditioneringsapparater

När klimatet i serverrummen upprätthålls är det viktigt att luftkonditioneringarna fungerar smidigt. Uppdelning och reparationer kommer att lämna telekommunikationsutrustning okyld under lång tid. Principen för rotation och reservation gör att kravet kan uppfyllas. Flera klimatanläggningar är installerade i rummet, anslutna till ett nätverk med en roterande anordning. I händelse av en funktionsstörning hos en luftkonditionering aktiveras backupalternativet automatiskt.

Genom att växla om växlarna kan du balansera belastningen och säkerställa optimala klimatparametrar. I detta läge stannar teknikern omväxlande för vila och underhåll.

Rotationsenheten hjälper till att styra luftkonditioneringen i serverrummen. Det växlar automatiskt till att arbetsenheterna slås på, vid behov ansluter en reservenhet. Det andra kontrollalternativet är installationen av sensorer vars avläsningar visas på datorskärmen. Du behöver inte lämna din arbetsplats för att bestämma förhållandena i serverrummet. All information i form av tabeller och diagram går till datorn. Meddelanden åtföljs av en ljudsignal.

Delade system

Kolumn luftkonditioneringsapparats diagram
För att bibehålla de angivna parametrarna i serverrummen används split-system. Hushålls- eller halvindustriella högeffektsystem installeras i små rum med en värmeutsläpp på upp till 10 kW. Efter typ av installation är de:

• Väggmonterad - ett mångsidigt och prisvärt alternativ. Produktiviteten är 2,5-5 kW, en modell väljs där en betydande längd på freonlinjen tillhandahålls. Rekommenderade tillverkare är Daikin, Toshiba och Mitsubishi Electric.
• Kanaler - enheter placeras under ett undertak, sparar utrymme och ger effektivt luftutbyte. Lämplig för stora serverrum. Kanalluftkonditionering levererar kall luft direkt till racken.
• Kolumn - kraftfulla system i form av skåp är installerade på golvet, kräver ingen installation.

Precisions klimatsystem

Serverrums precisionskonditioneringsapparater är professionell utrustning. Klimatkomplex har en hög resurs för kontinuerlig drift, vilket möjliggör bibehållande av optimala temperatur- och fuktighetsparametrar. En av fördelarna med utrustningen är noggrannhet, klimatindikatorer i stora lokaler har svängningar på högst 1 ° C och 2%. I serverrum installeras skåp- och takmodeller. De första kännetecknas av sina skrymmande dimensioner, deras effekt är 100 kW. Taksystem är mindre effektiva (20 kW) och installeras i rum där det inte är möjligt att placera luftkonditioneringsskåp.

Typer av precisionsklimatanordningar

Klimatkomplex kan vara monoblock och separera beroende på typen av delade system. Systemet kyls på olika sätt: genom avdunstning av freon, vatten eller luftkrets. Populära tillverkare: UNIFLAIR, Blue box.

Plus av installationer:

• oavbrutet arbete
• hög effekt av utrustning;
• exakt kontroll av klimatkomponenter;
• stort antal driftstemperaturer;
• kompatibilitet med expeditionskontroll.

Nackdelar med precisionssystem:

• högt pris;
• bullriga monoblocksdesign.

Kylarfläktsystem

Luftkonditioneringssystemet använder vatten eller en etylenglykolblandning som värmemedium. Driftsprincipen liknar installationer med freon.Kylaren kyler vätskan som cirkulerar i fläktens värmeväxlare och luften som passerar genom kylaren sänker temperaturen.

• hög prestanda;
• mångsidighet;
• säker och prisvärd drift.