حساب أنظمة تكييف الهواء للمباني السكنية والعامة (صفحة 1)

آلة حاسبة على الإنترنت لحساب سعة التبريد

لتحديد قوة مكيف الهواء المنزلي بشكل مستقل ، استخدم الطريقة المبسطة لحساب مساحة غرفة التبريد ، والتي يتم تنفيذها في الآلة الحاسبة. الفروق الدقيقة في البرنامج عبر الإنترنت والمعلمات التي تم إدخالها موصوفة أدناه في التعليمات.

ملحوظة. البرنامج مناسب لحساب أداء المبردات المنزلية وأنظمة الفصل المثبتة في المكاتب الصغيرة. يعد تكييف الهواء في المباني الصناعية مهمة أكثر تعقيدًا ، حيث يتم حلها بمساعدة أنظمة البرامج المتخصصة أو طريقة حساب SNiP.

اكتساب الحرارة من المعدات

تعتمد مكاسب الحرارة من المعدات والمحركات الكهربائية بشكل مباشر على قوتها ويتم تحديدها من التعبير:

Q = N * (1-الكفاءة * k3) ،

أو Q = 1000 * N * k1 * k2 * k3 * kt

حيث N هي قوة المعدات ، kWk1 ، k2 ، k3 هي عوامل الحمولة (0.9 - 0.4) ، الطلب (0.9 - 0.7) والتشغيل المتزامن (1 - 0.3) ،

kt - معامل انتقال الحرارة إلى الغرفة 0.1 - 0.95

هذه المعاملات ليست هي نفسها بالنسبة للمعدات المختلفة وهي مأخوذة من كتب مرجعية مختلفة. في الممارسة العملية ، يتم تحديد جميع معاملات وكفاءة الأجهزة في الاختصاصات. في التهوية الصناعية ، يمكن أن يكون هناك مكاسب حرارية من المعدات أكثر من أي شيء آخر.

اعتماد كفاءة المحرك الكهربائي على قوته:

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 بالنسبة للتهوية المنزلية ، يُنصح بأخذ معدل تدفق الطاقة والهواء من جوازات سفر المعدات ، ولكن يحدث عدم وجود بيانات وإذا لم تستطع الصناعة الاستغناء عن التقنيين ، فيُسمح بذلك هنا لأخذ القيم التقريبية لمكاسب الحرارة من المعدات ، والتي يمكن العثور عليها في جميع أنواع الكتب المرجعية والأدلة ، على سبيل المثال:

• تبديد حرارة أجهزة الكمبيوتر 300-400 واط
• ماكينات صنع القهوة 300 واط
• طابعات ليزر 400 واط
• غلاية كهربائية 900-1500 وات
• ناسخة 500-600 واط
• مقالي عميقة 2750-4050 وات
• خوادم 500-100 واط
• محمصة 1100-1250 واط
• جهاز تلفزيون 150 وات
• شواية 13500 وات / م 2 سطح
• ثلاجة 150 وات
• مواقد كهربائية 900-1500 وات / م 2 سطح

عندما يكون هناك شفاط عادم في المطبخ ، يتم تقليل اكتساب الحرارة من الموقد بمقدار 1.4.

تعليمات استخدام البرنامج

سنشرح الآن خطوة بخطوة كيفية حساب قوة مكيف الهواء على الآلة الحاسبة المقدمة:

1. في أول حقلين ، أدخل قيم مساحة الغرفة بالمتر المربع وارتفاع السقف.
2. حدد درجة الإضاءة (التعرض للشمس) من خلال فتحات النوافذ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أشعة الشمس التي تخترق الغرفة تعمل على تسخين الهواء - يجب أن يؤخذ هذا العامل في الاعتبار.
3. في القائمة المنسدلة التالية ، حدد عدد المستأجرين المقيمين في الغرفة لفترة طويلة.
4. في علامات التبويب المتبقية ، حدد عدد أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر الشخصية في منطقة تكييف الهواء. أثناء التشغيل ، تولد هذه الأجهزة المنزلية أيضًا حرارة وتخضع للمحاسبة.
5. إذا تم تركيب ثلاجة في الغرفة ، أدخل قيمة الطاقة الكهربائية للأجهزة المنزلية في الحقل قبل الأخير. من السهل تعلم الخاصية من دليل التعليمات الخاص بالمنتج.
6. تسمح لك علامة التبويب الأخيرة بمراعاة تدفق الهواء الداخل إلى منطقة التبريد بسبب التهوية. وفقًا للوثائق التنظيمية ، فإن التعدد الموصى به للمباني السكنية هو 1-1.5.

كمرجع. يوضح معدل تبديل الهواء عدد المرات التي يتم فيها تجديد الهواء في الغرفة بالكامل خلال ساعة واحدة.

دعنا نشرح بعض الفروق الدقيقة في الملء الصحيح للحقول واختيار علامات التبويب. عند تحديد عدد أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون ، ضع في اعتبارك التشغيل المتزامن لها.على سبيل المثال ، نادرًا ما يستخدم المستأجر كلا الجهازين في نفس الوقت.

وفقًا لذلك ، لتحديد الطاقة المطلوبة لنظام الانقسام ، يتم تحديد وحدة من الأجهزة المنزلية التي تستهلك المزيد من الطاقة - جهاز كمبيوتر. لا يتم تضمين تبديد الحرارة لجهاز استقبال التلفزيون.

تحتوي الآلة الحاسبة على القيم التالية لنقل الحرارة من الأجهزة المنزلية:

• جهاز تلفزيون - 0.2 كيلو واط ؛
• كمبيوتر شخصي - 0.3 كيلو واط ؛
• نظرًا لأن الثلاجة تحول حوالي 30٪ من الكهرباء المستهلكة إلى حرارة ، فإن البرنامج يشتمل على ثلث الرقم الذي تم إدخاله في الحسابات.

يقوم الضاغط والرادياتير الموجودان في الثلاجة التقليدية بإطلاق الحرارة للهواء المحيط.

النصيحة. قد يختلف تبديد حرارة جهازك عن القيم المشار إليها. مثال: يصل استهلاك كمبيوتر الألعاب المزود بمعالج فيديو قوي إلى 500-600 واط ، والكمبيوتر المحمول - 50-150 واط. من خلال معرفة الأرقام الموجودة في البرنامج ، من السهل العثور على القيم الضرورية: بالنسبة لجهاز كمبيوتر الألعاب ، اختر جهازي كمبيوتر قياسيين ، بدلاً من جهاز كمبيوتر محمول ، خذ جهاز استقبال تلفزيون واحدًا.

تتيح لك الآلة الحاسبة استبعاد اكتساب الحرارة من هواء الإمداد ، لكن اختيار علامة التبويب هذه ليس صحيحًا تمامًا. على أي حال ، فإن التيارات الهوائية تنتشر عبر المسكن ، فتجلب الحرارة من الغرف الأخرى ، مثل المطبخ. من الأفضل تشغيله بأمان وإدراجهما في حساب مكيف الهواء بحيث يكون أدائه كافياً لخلق درجة حرارة مريحة.

يتم قياس نتيجة حساب الطاقة الرئيسية بالكيلوواط ، والنتيجة الثانوية هي الوحدات الحرارية البريطانية (BTU). النسبة كالتالي: 1 kW ≈ 3412 BTU أو 3.412 kBTU. كيفية اختيار نظام الانقسام بناءً على الأرقام التي تم الحصول عليها ، اقرأ.

حساب نموذجي لقوة مكيف الهواء

يسمح لك الحساب النموذجي بالعثور على سعة مكيف الهواء لغرفة صغيرة: غرفة منفصلة في شقة أو كوخ ، مكتب بمساحة تصل إلى 50-70 مترًا مربعًا. م والمباني الأخرى الموجودة في المباني الرأسمالية. حساب سعة التبريد س

(بالكيلوواط) ينتج بالطريقة التالية:

س = س 1 + س 2 + س 3

Q1 - مكاسب الحرارة من النافذة والجدران والأرض والسقف.	Q1 = S * h * q / 1000 ، أين S هي مساحة الغرفة (متر مربع) ؛ ح هو ارتفاع الغرفة (م) ؛ ف - معامل يساوي 30-40 واط / كيلو بايت. م: ف = 30 لغرفة مظللة ؛ q = 35 عند إضاءة متوسطة ؛ q = 40 للغرف التي بها الكثير من ضوء الشمس. إذا دخل ضوء الشمس المباشر إلى الغرفة ، فيجب أن تحتوي النوافذ على ستائر أو ستائر خفيفة.
Q2 هو مجموع مكاسب الحرارة من الناس.	تكتسب الحرارة من شخص بالغ: 0.1 كيلو واط - عند الراحة ؛ 0.13 كيلو واط - بحركة خفيفة ؛ 0.2 كيلو واط - مع النشاط البدني ؛
س 3 - مجموع مكاسب الحرارة من الأجهزة المنزلية.	مكاسب الحرارة من الأجهزة المنزلية: 0.3 كيلو واط - من جهاز كمبيوتر ؛ 0.2 كيلو واط - من التلفزيون ؛ بالنسبة للأجهزة الأخرى ، يمكن افتراض أنها تولد 30٪ من الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة على شكل حرارة (أي ، من المفترض أن متوسط ​​استهلاك الطاقة هو 30٪ من الحد الأقصى).

يجب أن تكون قوة مكيف الهواء ضمن النطاق القرانج

من
–5%
قبل
+15%
الطاقة التصميمية
س
.

مثال لحساب نموذجي لقدرة مكيف الهواء

لنحسب سعة التكييف لغرفة المعيشة بمساحة 26 مترًا مربعًا. م بسقف يبلغ ارتفاعه 2.75 م ويعيش فيه شخص واحد ، ويحتوي أيضًا على جهاز كمبيوتر وتلفزيون وثلاجة صغيرة باستهلاك أقصى للطاقة يبلغ 165 واط. تقع الغرفة في الجانب المشمس. الكمبيوتر والتلفزيون لا يعملان في نفس الوقت ، حيث يستخدمهما نفس الشخص.

• أولاً ، نحدد مكاسب الحرارة من النافذة والجدران والأرض والسقف. معامل في الرياضيات او درجة ف

  اختر المساواة
  40
  حيث أن الغرفة تقع في الجانب المشمس:

  Q1 = S * h * q / 1000 = 26 مترًا مربعًا. م * 2.75 م * 40/1000 = 2.86 كيلو واط

  .

• ستكون مكاسب الحرارة من شخص واحد في حالة هدوء 0.1 كيلو واط
  .
  Q2 = 0.1 كيلو واط
• بعد ذلك ، سنجد مكاسب في الحرارة من الأجهزة المنزلية. نظرًا لأن الكمبيوتر والتلفزيون لا يعملان في نفس الوقت ، يجب أخذ واحد فقط من هذه الأجهزة في الاعتبار في الحسابات ، وهو الجهاز الذي يولد مزيدًا من الحرارة. هذا هو الكمبيوتر ، ومنه تبديد الحرارة 0.3 كيلو واط
  ... تولد الثلاجة حوالي 30٪ من الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة على شكل حرارة ، أي
  0.165 كيلو واط * 30٪ / 100٪ 0.05 كيلو واط
  .
  Q3 = 0.3 كيلو واط + 0.05 كيلو واط = 0.35 كيلو واط
• الآن يمكننا تحديد السعة التقديرية لمكيف الهواء: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2.86 kW + 0.1 kW + 0.35 kW = 3.31 kW
• نطاق الطاقة الموصى به القرانج
  (من عند
  -5%
  قبل
  +15%
  الطاقة التصميمية
  س
  ):
  نطاق 3.14 كيلو واط

يبقى لنا أن نختار نموذجًا للقوة المناسبة. تنتج معظم الشركات المصنعة أنظمة مقسمة بقدرات قريبة من النطاق القياسي: 2,0

كيلوواط ؛
2,6
كيلوواط ؛
3,5
كيلوواط ؛
5,3
كيلوواط ؛
7,0
كيلوواط. من هذا النطاق نختار نموذجًا بسعة
3,5
كيلوواط.

وحدة حرارية بريطانية

(
وحدة حرارية بريطانية
) - الوحدة الحرارية البريطانية (الوحدة الحرارية البريطانية). 1000 وحدة حرارية بريطانية / ساعة = 293 وات.
BTU / ساعة
.

طريقة الحساب والصيغ

من جانب المستخدم الدقيق ، من المنطقي تمامًا عدم الوثوق بالأرقام التي تم الحصول عليها من الآلة الحاسبة عبر الإنترنت. للتحقق من نتيجة حساب قوة الوحدة ، استخدم الطريقة المبسطة المقترحة من قبل الشركات المصنعة لمعدات التبريد.

لذلك ، يتم حساب الأداء البارد المطلوب لمكيف الهواء المنزلي بواسطة الصيغة:

شرح التعيينات:

• Qtp - التدفق الحراري الذي يدخل الغرفة من الشارع من خلال هياكل المباني (الجدران والأرضيات والسقوف) ، كيلوواط ؛
• Ql - تبديد الحرارة من مستأجري الشقق ، كيلوواط ؛
• Qbp ​​- مدخلات الحرارة من الأجهزة المنزلية ، كيلوواط.

من السهل معرفة انتقال الحرارة للأجهزة الكهربائية المنزلية - ابحث في جواز سفر المنتج وابحث عن خصائص الطاقة الكهربائية المستهلكة. يتم تحويل كل الطاقة المستهلكة تقريبًا إلى حرارة.

نقطة مهمة. استثناء من القاعدة هو وحدات التبريد والوحدات التي تعمل في وضع البدء / الإيقاف. في غضون ساعة واحدة ، سيطلق ضاغط الثلاجة في الغرفة كمية من الحرارة تساوي 1/3 من الحد الأقصى للاستهلاك المحدد في تعليمات التشغيل.

يحول ضاغط الثلاجة المنزلية كل الكهرباء المستهلكة تقريبًا إلى حرارة ، لكنه يعمل في الوضع المتقطع
يتم تحديد المدخلات الحرارية من الناس من خلال الوثائق التنظيمية:

• 100 واط / ساعة من شخص في حالة راحة ؛
• 130 واط / ساعة - أثناء المشي أو القيام بأعمال خفيفة ؛
• 200 واط / ساعة - أثناء المجهود البدني الثقيل.

للحسابات ، يتم أخذ القيمة الأولى - 0.1 كيلو واط. يبقى تحديد كمية الحرارة التي تخترق من الخارج عبر الجدران بالصيغة:

• S - مربع الغرفة المبردة ، متر مربع ؛
• ح هو ارتفاع السقف ، م ؛
• q هي الخاصية الحرارية المحددة المشار إليها بحجم الغرفة ، W / m³.

تسمح لك الصيغة بإجراء حساب إجمالي لتدفقات الحرارة عبر الأسوار الخارجية لمنزل أو شقة خاصة باستخدام الخاصية المحددة q. يتم قبول قيمها على النحو التالي:

1. تقع الغرفة على الجانب المظلل من المبنى ، ولا تتجاوز مساحة النافذة 2 متر مربع ، q = 30 واط / متر مكعب.
2. مع متوسط ​​مساحة الإضاءة والتزجيج ، يتم أخذ خاصية محددة تبلغ 35 وات / متر مكعب.
3. تقع الغرفة على الجانب المشمس أو بها العديد من الهياكل الشفافة ، q = 40 W / m³.

بعد تحديد كسب الحرارة من جميع المصادر ، أضف الأرقام التي تم الحصول عليها باستخدام الصيغة الأولى. قارن نتائج الحساب اليدوي بنتائج الحاسبة عبر الإنترنت.

تشير مساحة الزجاج الكبيرة إلى زيادة سعة التبريد لمكيف الهواء

عندما يكون من الضروري مراعاة المدخلات الحرارية من هواء التهوية ، تزداد سعة تبريد الوحدة بنسبة 15-30٪ ، اعتمادًا على سعر الصرف. عند تحديث بيئة الهواء مرة واحدة في الساعة ، اضرب نتيجة الحساب بمعامل 1.16-1.2.

منهجية حساب نظام التكييف

يمكن للجميع حساب الطاقة المطلوبة لمكيف الهواء بشكل مستقل باستخدام صيغة بسيطة. بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى معرفة ما سيكون عليه تدفق الحرارة في الغرفة. لحسابها ، يجب ضرب حجم الغرفة بمعامل نقل الحرارة. تتراوح قيمة هذا المعامل في النطاق من 35 إلى 40 واط وتعتمد على اتجاه فتحات النوافذ. بعد ذلك ، من الضروري تحديد نوع الطاقة الحرارية المنبعثة من الأجهزة المنزلية وطاقة الأشخاص الذين سيكونون دائمًا في الغرفة. يتم تلخيص كل قيم مكاسب الحرارة هذه. قمنا بزيادة الرقم الموجود بنسبة 15-20٪ والحصول على قدرة التبريد المطلوبة لنظام المناخ.

المقالات والمواد ذات الصلة:

تصميم أنظمة التكييفتكييف سبليت: كيف تختاره؟أتمتة أنظمة تكييف الهواء

مثال على غرفة مساحتها 20 مترًا مربعًا. م

سنعرض حساب السعة التكييفية لشقة صغيرة - استديو بمساحة 20 م 2 مع ارتفاع سقف 2.7 م وباقي البيانات الأولية:

• إضاءة - متوسطة
• عدد السكان - 2 ؛
• لوحة تلفزيون بلازما - 1 قطعة ؛
• كمبيوتر - 1 جهاز كمبيوتر ؛
• استهلاك الكهرباء للثلاجة - 200 واط ؛
• تردد تبادل الهواء دون مراعاة شفاط المطبخ الذي يعمل بشكل دوري - 1.

الانبعاثات الحرارية من السكان هي 2 × 0.1 = 0.2 كيلو واط ، من الأجهزة المنزلية ، مع مراعاة التزامن - 0.3 + 0.2 = 0.5 كيلو واط ، من جانب الثلاجة - 200 × 30 ٪ = 60 واط = 0.06 كيلو واط. غرفة ذات إضاءة متوسطة ، خاصية محددة q = 35 W / m³. نعتبر تدفق الحرارة من الجدران:

Qtp = 20 × 2.7 × 35/1000 = 1.89 كيلو واط.

يبدو الحساب النهائي لقدرة مكيف الهواء على النحو التالي:

Q = 1.89 + 0.2 + 0.56 = 2.65 كيلو واط ، بالإضافة إلى استهلاك التبريد للتهوية 2.65 × 1.16 = 3.08 كيلو واط.

حركة التيارات الهوائية حول المنزل أثناء عملية التهوية

مهم! لا تخلط بين التهوية العامة والتهوية المنزلية. تدفق الهواء عبر النوافذ المفتوحة كبير جدًا ويتغير بفعل هبوب الرياح. لا ينبغي للمبرد ولا يمكنه عادةً تكييف غرفة يتدفق فيها حجم الهواء الخارجي غير المتحكم فيه بحرية.

اكتساب الحرارة من الإشعاع الشمسي

يعتبر تحديد اكتساب الحرارة من الإشعاع الشمسي أكثر تعقيدًا ولا يقل أهمية. سيساعدك نفس الدليل في ذلك ، ولكن إذا تم استخدام أبسط معادلة في حالة الأشخاص ، فسيكون من الصعب جدًا حساب مكاسب الحرارة الشمسية. تنقسم المكاسب الحرارية الناتجة عن التشمس إلى تدفق حراري عبر النوافذ ومن خلال الهياكل المغلقة. للعثور عليهم ، تحتاج إلى معرفة اتجاه المبنى خلف النقاط الأساسية ، وحجم النافذة ، وتصميم العناصر المرفقة وجميع البيانات الأخرى التي يجب استبدالها في التعبير. يتم حساب المدخلات الحرارية من الإشعاع الشمسي عبر النافذة من خلال التعبير:

QΔt = (tout + 0.5 • θ • AMC - tp) AOC / ROC

تنار - متوسط ​​درجة الحرارة اليومية للهواء الخارجي ، نأخذ درجة حرارة يوليو من SNiP 2.01.01-82

θ هو معامل يوضح التغيرات في درجة حرارة الهواء الخارجي ،

AMC - أعلى سعة يومية لدرجة حرارة الهواء الخارجي في يوليو ، نأخذها من SNiP 2.01.01-82

tp - درجة حرارة الهواء في المبنى ، نأخذها وفقًا لـ SNiP 2.04.05-91

AOC ، ROC - المنطقة ، والمقاومة المنخفضة لانتقال حرارة الزجاج مأخوذة من SNiP II-3-79

يتم أخذ جميع البيانات من التطبيق اعتمادًا على خط العرض الجغرافي.

يتم حساب اكتساب الحرارة الشمسية من خلال غلاف المبنى على النحو التالي:

انطلاقا من التجربة الشخصية ، أنصحك بعمل لوحة لحساب المكاسب الحرارية من الإشعاع الشمسي في برنامج Excel أو أي برنامج آخر ، وهذا من شأنه تبسيط وتسريع العمليات الحسابية بشكل كبير. حاول دائمًا حساب اكتساب الحرارة الشمسية باستخدام هذه الطريقة. تظهر الممارسة المحزنة أن العملاء الذين يشيرون إلى اتجاه أماكن عملهم إلى النقاط الأساسية هم على الأرجح استثناء من القاعدة (لذلك ، يستخدم المصممون الماكرة ورقة الغش هذه: الإدخال الحراري من الشمس للجانب المظلم هو 30 واط / م 3 ، مع الإضاءة العادية 35 وات / م 3 للجانب المشمس 40 وات / م للشقق والمكاتب الصغيرة أنصحك ببذل قصارى جهدك لسحب أكبر قدر ممكن من البيانات والقيام بنفس الحساب الصحيح لمدخلات الحرارة من الإشعاع الشمسي.

اختيار التكييف بالطاقة

يتم إنتاج أنظمة الانقسام ووحدات التبريد من الأنواع الأخرى في شكل خطوط نموذجية مع منتجات ذات أداء قياسي - 2.1 ، 2.6 ، 3.5 كيلو واط وما إلى ذلك.تشير بعض الشركات المصنعة إلى قوة الطرازات في آلاف الوحدات الحرارية البريطانية (kBTU) - 07 ، 09 ، 12 ، 18 ، إلخ. تظهر مراسلات وحدات تكييف الهواء ، معبرًا عنها بالكيلوواط و BTU ، في الجدول.

مرجع. من التسميات في kBTU ذهبت الأسماء الشعبية لوحدات التبريد المختلفة الباردة "تسعة" وغيرها.

معرفة الأداء المطلوب بالكيلوواط والوحدات الإمبراطورية ، حدد نظام الانقسام وفقًا للتوصيات:

1. تتراوح الطاقة المثلى لمكيف الهواء المنزلي بين -5 ... + 15٪ من القيمة المحسوبة.
2. من الأفضل إعطاء هامش صغير وتقريب النتيجة لأعلى - إلى أقرب منتج في نطاق النموذج.
3. إذا تجاوزت سعة التبريد المحسوبة سعة المبرد القياسي بمقدار جزء من مائة كيلو وات ، فلا يجب التقريب.

مثال. نتيجة الحسابات هي 2.13 كيلو واط ، يطور النموذج الأول في السلسلة قدرة تبريد تبلغ 2.1 كيلو واط ، والثاني - 2.6 كيلو واط. نختار الخيار رقم 1 - مكيف هواء 2.1 كيلو واط ، والذي يتوافق مع 7 كيلو بايت.

المثال الثاني. في القسم السابق ، حسبنا أداء الوحدة لشقة من غرفة واحدة - 3.08 كيلو وات وانخفضنا بين تعديلات 2.6-3.5 كيلو وات. نختار نظامًا مقسمًا بسعة أعلى (3.5 كيلو واط أو 12 كيلو بايت) ، نظرًا لأن التراجع إلى نظام أقل لن يظل في حدود 5٪.

كمرجع. يرجى ملاحظة أن استهلاك الطاقة لأي جهاز تكييف أقل بثلاث مرات من قدرته على التبريد. ستسحب وحدة 3.5 كيلو واط حوالي 1200 واط من الكهرباء من الشبكة في الوضع الأقصى. السبب يكمن في مبدأ تشغيل آلة التبريد - "الانقسام" لا يولد البرودة ، بل ينقل الحرارة إلى الشارع.

الغالبية العظمى من أنظمة المناخ قادرة على العمل في وضعين - التبريد والتدفئة خلال موسم البرد. علاوة على ذلك ، فإن الكفاءة الحرارية أعلى ، لأن محرك الضاغط ، الذي يستهلك الكهرباء ، يسخن بالإضافة إلى ذلك دائرة الفريون. يظهر فرق الطاقة في وضع التبريد والتدفئة في الجدول أعلاه.

القدرة المقدرة والمثلى لمكيف الهواء

القيم التقريبية لفوائض الحرارة المختلفة
تُفهم القوة الاسمية على أنها متوسط ​​أداء مكيف الهواء للتشغيل في البرد. لكن في كل حالة على حدة ، من الضروري حساب القوة المثلى ، والتي ، من الناحية المثالية ، يجب أن تتوافق قدر الإمكان مع الأولى.

يتم تحديد القيم الاسمية من قبل الشركات المصنعة لكل نوع من أجهزة التبريد:

• عادةً ما تحتوي كتل النوافذ على المواضع القياسية التالية: 5 ، 7 ، 9 ، 12 ، 18 ، 24 ؛
• تتوافق الانقسامات الجدارية مع نطاق النموذج في هذا الإصدار: 7 ، 9 ، 12 ، 18 ، 24. أحيانًا تنتج بعض العلامات التجارية نماذج غير قياسية بالقيم الاسمية التالية: 8 ، 10 ، 13 ، 28 ، 30 ؛
• الكاسيتات بالترتيب التالي: 18 ، 24 ، 28 ، 36 ، 48 ، 60. الصف المخصص: 34 ، 43 ، 50 ، 54 ؛
• تبدأ تقسيمات القنوات بمدى سعة 12 طرازًا وتنتهي أحيانًا بـ 200 ؛
• تشتمل تركيبات وحدة التحكم على الأنواع التالية: 18 ، 24 ، 28 ، 36 ، 48 ، 60. في إصدار غير قياسي: 28 ، 34 ، 43 ، 50 ، 54 ؛
• تبدأ الأعمدة من 30 وتصل إلى 100 أو أكثر.

هذه القائمة ليست مصادفة. لقد أخذ بالفعل في الاعتبار اختيار مكيف الهواء وسعته حسب مساحة الغرفة ، وبارتفاع الأسقف ، وبتدفقات الحرارة من المعدات المنزلية ، والإضاءة الكهربائية ، والأشخاص ، والأسقف ذات الجدران ، والمفتوحة. النوافذ والتهوية.

حساب توازن الحرارة

في الآونة الأخيرة ، كان هناك اتجاه ثابت نحو زيادة استخدام محولات التردد في المؤسسات الصناعية ، في مجال الطاقة ، وصناعة النفط والغاز ، والمرافق ، وما إلى ذلك. هذا يرجع إلى حقيقة أن تنظيم التردد للمحرك الكهربائي يسمح لك بتوفير الكهرباء وموارد الإنتاج الأخرى بشكل كبير ، ويضمن أتمتة العمليات التكنولوجية ، ويزيد من موثوقية النظام ككل. تستخدم محولات التردد في كل من المشاريع الجديدة وتحديث الإنتاج.تتيح لك مجموعة كبيرة من القدرات والخيارات المتنوعة لأنظمة التحكم اختيار حل لأي مهمة تقريبًا.

ومع ذلك ، مع جميع المزايا الواضحة لمحولات التردد ، فإنها تتمتع بميزات ، دون الانتقاص من مزاياها ، ولكنها تتطلب مع ذلك استخدامًا إضافيًا للأجهزة الخاصة. هذه الأجهزة هي مرشحات الإدخال والإخراج والاختناقات.

رسم بياني 1. استخدام مرشحات الإدخال والإخراج في الدوائر مع محول التردد.

تعد المحركات الكهربائية مصدرًا معروفًا للتداخل. تم تصميم مرشحات الإدخال لتقليل الالتقاط والتداخل من كل من المعدات الإلكترونية ومنها ، مما يسمح لك بتلبية متطلبات التوافق الكهرومغناطيسي. يتم حل مهمة تقليل التأثير على شبكة الطاقة من التشوهات التوافقية التي تنشأ أثناء تشغيل محولات التردد عن طريق تثبيت خنق الخط أمام محولات التردد وخنق التيار المستمر. معخط الاختناق عند إدخال محول التردد يقلل أيضًا من تأثير اختلال الطور لجهد الإمداد.

تُستخدم مرشحات الإخراج لحماية العزل ، وتقليل الضوضاء الصوتية للمحرك والتداخل الكهرومغناطيسي عالي التردد في كابل المحرك ، والتيارات المحملّة وجهود العمود ، وبالتالي إطالة عمر المحرك وفترات الصيانة. تتضمن مرشحات الإخراج مرشحات dU / dt ومرشحات موجة جيبية.

وتجدر الإشارة إلى أنه يمكن استخدام مرشحات الموجة الجيبية بتردد تبديل أعلى من القيمة المقدرة ، ولكن لا يمكن استخدامها إذا كان تردد التبديل أقل من القيمة المقدرة بأكثر من 20٪. يمكن استخدام مرشحات DU / dt بتردد تبديل أقل من القيمة المقدرة ، ولكن يجب تجنبها بتردد تبديل أعلى من القيمة المقدرة ، حيث سيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة المرشح.

نظرًا لحقيقة أن المرشحات / الإختناقات يجب أن تكون قريبة قدر الإمكان من محول التردد ، فعادة ما يتم وضعها معًا في نفس خزانة الطاقة ، حيث توجد أيضًا بقية عناصر التبديل والتحكم.

الصورة 2. خزانة مع محول التردد والفلاتر وأجهزة التبديل.

يجب أن يكون مفهوما أن مرشحات الطاقة القوية والموانع تولد كمية كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل (يتم تسخين كل من القلب والملف). اعتمادًا على نوع الفلتر ، يمكن أن تصل الخسائر إلى عدة في المائة من طاقة الحمل. على سبيل المثال ، يحتوي خنق خط ثلاثي الأطوار SKY3TLT100-0.3 تم تصنيعه بواسطة شركة تشيكية Skybergtech على انخفاض في الجهد بنسبة 4 ٪ في شبكة 380 فولت ، والتي ، عند تيار تشغيل يبلغ 100 أمبير ، تولد فقدان طاقة بمقدار 210 وات. ستكون قوة المحرك الكهربائي في هذا التيار حوالي 55 كيلو واط ، أي سيكون فقد الطاقة المطلق عبر الخانق صغيرًا ، أقل من 0.5٪. ولكن نظرًا لأن فقدان الطاقة هذا يتم تحريره في خزانة مغلقة ، يجب اتخاذ تدابير خاصة لإزالة الحرارة.

تتناسب كمية الحرارة المتولدة ، كقاعدة عامة ، مع الطاقة ، ولكنها تعتمد أيضًا على ميزات التصميم لعنصر اللف. سوف تولد مرشحات الموجة الجيبية حرارة أكثر من مرشحات dU / dt ، على سبيل المثال ، نظرًا لأنها تحتوي على خنق ومكثفات أكبر لتوفير تجانس أكثر فاعلية وقمعًا عالي التردد. تؤدي المقاومة النشطة لللف إلى خسائر كبيرة. في كثير من الأحيان ، من أجل توفير المال ، يستخدم المصنعون سلكًا متعرجًا من قسم أصغر ، وأحيانًا لا يكون مصنوعًا من النحاس ، ولكن من الألومنيوم. يُظهر الرسم البياني (الشكل 3) مرشحين جيبيين بنفس القوة ، ولكن من جهات تصنيع مختلفة. كلا الفلترين لهما نفس فقدان الطاقة ، ولكن من الواضح أن لفات المرشح على اليسار تسخن أكثر ، والمرشح الموجود على اليمين له قلب. بطبيعة الحال ، مع تساوي الأشياء الأخرى ، فإن الفلتر الموجود على اليمين سيستمر لفترة أطول من الفلتر الموجود على اليسار.يكون لارتفاع درجة حرارة الملف تأثير أكبر بكثير على متانة المرشح بسبب زيادة تيارات التسرب بسبب ظهور تشققات صغيرة في عزل اللفات.

الشكل 3 مخطط حراري لمرشحات الجيوب الأنفية من جهات تصنيع مختلفة

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن استخدام المواد الأساسية المختلفة يؤثر أيضًا بشدة على فقد الطاقة ، أي تبديد الحرارة. هذا صحيح بشكل خاص في وجود تداخل عالي التردد في الدائرة. لذلك تنتج الشركة التشيكية Skybergtech نوعين من المرشحات بنفس المعلمات SKY3FSM110-400E و SKY3FSM110-400EL-Rev. A. في نموذج المرشح الثاني ، يتم استخدام قلب مصنوع من مادة أفضل ، مما يؤدي إلى تقليل فقد الطاقة بنسبة 10 ٪ تقريبًا. وتجدر الإشارة إلى أن تكلفة المرشح الذي يحتوي على أفضل المعلمات الحرارية تزيد بنسبة 80٪ تقريبًا عن تكلفة نظير. لذلك ، عند اختيار مرشح ، يجب على المرء أيضًا الانتباه إلى العامل الاقتصادي.

يمكن أن يكون التسخين الملحوظ لمرشحات الطاقة بالقدرة المقدرة ضمن حدود تحمل الشركة المصنعة ، ولكن مع ذلك ، إلى جانب توليد الحرارة ، يجب مراعاة محولات التردد (FCs) عند حساب التوازن الحراري لخزانة الطاقة. تبلغ كفاءة المحولات الحديثة 97-98 ٪ ، وكقاعدة عامة ، تعد المصدر الرئيسي لتوليد الحرارة في الخزانة ، ولكنها ليست المصدر الوحيد. بالإضافة إلى العاكس ، تنبعث الحرارة من مرشح قمع الضوضاء ، وخنق الإدخال ، وخنق المحرك أو مرشح الجيب ، والموصلات وحتى محرك مروحة التبريد. وبالتالي ، لا يكفي الاعتماد فقط على تبديد الحرارة للعاكس نفسه في حساب تدفق النفخ المطلوب.

يمكن أن يؤدي عدم الامتثال لنظام درجة الحرارة إلى عواقب غير سارة ، وأحيانًا خطيرة للغاية - من تقليل عمر الخدمة للمعدات إلى حريقها. لذلك ، فإن الحفاظ على درجة الحرارة المثلى في خزانات المعدات أمر في غاية الأهمية. هناك طرق عديدة لحل هذه المشكلة: استخدام خزانة ذات حجم مختلف ، واستخدام تدفق الهواء القسري ، والمبادلات الحرارية الخاصة (بما في ذلك استخدام التبريد السائل) ومكيفات الهواء. في هذه المقالة ، سنركز على ميزات حساب تبريد الهواء القسري الكلاسيكي.

تمتلك الشركات المصنعة لخزائن الطاقة وسائل خاصة لحساب الظروف الحرارية (على سبيل المثال ، برنامج ProClima من SchneiderElectric أو برنامج RittalPower Engineering من RittalTherm). إنها تسمح بمراعاة تبديد الحرارة لجميع عناصر الخزانة ، بما في ذلك قواطع الدائرة والموصلات وما إلى ذلك. يتم أخذ تصميم الخزانة وأبعادها ووضعها بالنسبة للخزانات الأخرى في الاعتبار.

تم إنشاء هذه البرامج لحساب الظروف الحرارية لخزائن معينة لمصنع معين. تأخذ في الاعتبار ميزات التصميم والمواد وما إلى ذلك. ومع ذلك ، باستخدام هذه البرامج ، من الممكن تمامًا إجراء حساب تقريبي لخزانة عشوائية ، إذا كنت تعرف معلمات أولية معينة.

في هذه الحالة ، من الضروري مراعاة كل من مصادر إطلاق الحرارة (فقد طاقة الجهاز) ومنطقة الغلاف (سطح الخزانة). يجب معرفة البيانات الخاصة بفقدان الطاقة لجميع الأجهزة المدمجة ، وأبعاد خزانة التبديل. من الضروري أيضًا تعيين قيم الحد الأدنى / الأقصى لدرجة الحرارة خارج الخزانة والرطوبة والارتفاع (سيكون هذا ضروريًا لتحديد معدل تدفق الهواء المطلوب). تستخدم الرطوبة النسبية لتحديد نقطة الندى ، ودرجة الحرارة التي تحتها يبدأ التكثيف بالتشكل. من الضروري الاسترشاد به عند تحديد درجة الحرارة الدنيا المسموح بها في الخزانة (الشكل 4).

الشكل 4 جدول تحديد نقطة الندى

الغرض من الحساب هو تحديد الحاجة إلى تدفق الهواء / التبريد / التسخين القسري ، حيث تكون درجة الحرارة الداخلية المحسوبة من فقدان الطاقة ضمن درجات حرارة التشغيل القصوى / الدنيا المسموح بها للأجهزة الموجودة في الخزانة.

يتكون حساب التوازن الحراري لخزانة الطاقة مع محولات التردد من عدة مراحل.في المرحلة الأولى ، من الضروري حساب مساحة سطح نقل الحرارة الفعالة Se. سطح الخزانة ملامس للبيئة ، ودرجة حرارة مختلفة عن درجة الحرارة داخل الخزانة. تعتمد منطقة التبادل الحراري الفعالة Se على الأبعاد الهندسية وموقع الخزانة ، ويتم تحديد المعامل لكل عنصر من عناصر السطح من الجدول (الشكل 5) ، وفقًا لمعيار IEC 60890.

الشكل 5: جدول اختيار المعامل b لتحديد منطقة الصدفة الفعالة

إجمالي مساحة الصدفة الفعالة هي:

Se =س(S0 × ب)

في المرحلة الثانية ، يتم حساب قوة فقد الحرارة الناتج عن المعدات الموجودة داخل الخزانة. يتم تعريف ناتج الحرارة للخزانة على أنه مجموع فقد الطاقة للعناصر الفردية المثبتة في الخزانة.

Q = Q1 + Q2 + Q3….

يمكن تحديد فقد الحرارة للمعدات المركبة الفردية من خلال خصائصها الكهربائية. بالنسبة للمعدات والموصلات ذات الحمل الجزئي ، يمكن تحديد فقد الطاقة باستخدام الصيغة التالية:

Q = Qn x (Ib / In) 2 أين

س - خسائر الطاقة النشطة ؛

Qn - فقدان القدرة المقدرة (عند In) ؛

Ib هي القيمة الفعلية للتيار ؛

في - التصنيف الحالي.

علاوة على ذلك ، مع مراعاة القيم المعروفة لدرجات الحرارة المحيطة (Temin ، Temax) ، يمكنك العثور على درجات الحرارة القصوى والدنيا داخل الخزانة:

Ti max (° C) = Q / (K x Se) + Te كحد أقصى

Ti min (° C) = Q / (K x Se) + Te min ، أين

K هو ثابت يأخذ في الاعتبار مادة الغلاف. بالنسبة لبعض المواد الشائعة المستخدمة في تصنيع الخزانات ، سيكون لها القيم التالية:

K = 12 W / m2 / ° C لغمد الألومنيوم

K = 5.5 W / m2 / ° C للغمد المعدني المطلي ؛

K = 3.7 W / m2 / ° C لغمد الفولاذ المقاوم للصدأ ؛

K = 3.5 W / m2 / ° C لغمد البوليستر.

دعنا نحدد قيم درجة الحرارة المطلوبة داخل الخزانة باسم Tsmin و Tsmax.

بعد ذلك ، نتخذ قرارًا بشأن اختيار نظام صيانة المناخ المحلي الضروري:

1) إذا تجاوزت قيمة درجة الحرارة القصوى المحسوبة القيمة المحددة (Timax> Tsmax) ، فمن الضروري توفير نظام تهوية قسري أو مبادل حراري أو مكيف هواء ؛ يمكن تحديد قوة النظام من التعبير:

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

من هنا يمكن حساب تدفق الهواء المطلوب:

V (m3 / h) = f x Pcooling / (Ts max - Te max) ، أين

و - عامل التصحيح (العامل f = Сp х ρ ، ناتج الحرارة النوعية وكثافة الهواء عند مستوى سطح البحر). للارتفاعات المختلفة فوق مستوى سطح البحر ، يحتوي المعامل f على القيم التالية:

من 0 إلى 100 م f = 3.1

من 100 إلى 250 م و = 3.2

من 250 إلى 500 م و = 3.3

من 500 إلى 350 م و = 3.4

من 750 إلى 1000 م f = 3.5

2) إذا كانت قيمة درجة الحرارة القصوى المحسوبة أقل من الحد الأقصى المحدد (Timax

3) إذا كانت قيمة درجة الحرارة الدنيا المحسوبة أقل من القيمة المحددة (Ti min

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

4) إذا كانت القيمة الدنيا المحسوبة لدرجة الحرارة أعلى من القيمة المحددة (Ti min> Ts min) ، فلن يكون نظام التحكم في المناخ المحلي مطلوبًا.

عند حساب تدفق الهواء الناتج عن المروحة ، يجب مراعاة خسائر الحمل الناتجة عن مكونات العادم (شبكة توزيع الهواء والمرشح ، وجود أو عدم وجود شبكة تهوية).

عند التصميم ، يجب ضمان التوزيع المتساوي لفقد الطاقة داخل العلبة (الخزانة) ، ويجب ألا يعيق موقع المعدات المدمجة دوران الهواء. سيتطلب عدم الامتثال لهذه القواعد حسابات حرارية أكثر تعقيدًا للتخلص من احتمالية ارتفاع درجة الحرارة المحلية وتأثير الالتفافية. يجب أن تكون الملحقات في حجم بحيث لا يتجاوز التيار الفعال لدارات ASSEMBLY 80٪ من التيار المقدر In للأجهزة.

دعنا نفكر في حساب توازن الحرارة باستخدام مثال محدد.

البيانات الأولية: لدينا خزانة مصنوعة من ألواح الصلب المطلية بارتفاع 2 متر وعرض 1 متر وعمق 0.6 متر ، وهي تقف على التوالي. تحتوي الكابينة على محولين للتردد ، ومرشحين للتيار الكهربائي ومرشحين جيبيين للإخراج ، بالإضافة إلى عناصر التبديل ، ولكن نظرًا لانخفاض استهلاك الطاقة بالنسبة للمعدات المحددة ، يمكننا إهمالها يمكن أن تختلف درجة حرارة الغرفة المحيطة من -10 إلى + 32 درجة مئوية. الرطوبة النسبية 70٪. درجة الحرارة القصوى المسموح بها داخل الخزانة هي + 40 درجة مئوية. من أجل تجنب التكثيف ، يجب أن تكون درجة الحرارة الدنيا المسموح بها في الخزانة على الأقل نقطة الندى ، أيفي حالتنا 26 درجة مئوية (الشكل 4)

عملية حسابية:

وفقًا للجدول (الشكل 5) ، ستكون المساحة الفعالة الإجمالية للقذيفة مساوية لـ:

Se =سS0 x b = 1.4 (1x0.6) +0.5 (2x0.6) +0.5 (2x0.6) +0.9 (2x1) +0.9 (2x1) = 5.64 م 2

بناءً على القوة المُشتتة المعروفة لعناصر المعدات الفردية ، نجد قيمتها الإجمالية. بالنسبة لمحول التردد ، الذي تبلغ كفاءته 97-98٪ ، فإننا نأخذ 3٪ من القدرة المقدرة المعلنة لتبديد الطاقة. نظرًا لأن التصميم يأخذ في الاعتبار أن الحد الأقصى للحمل يجب ألا يتجاوز 80٪ من القيمة الاسمية ، فإن المعامل 0.8 ينطبق على تصحيح إجمالي الطاقة الحرارية:

ق = 1650 × 2 + 340 × 2 + 260 × 2 = 4500 × 0.8 = 3600 واط

علاوة على ذلك ، مع الأخذ في الاعتبار القيم المعروفة لدرجات الحرارة المحيطة (Te min ، Te max) ، نجد القيم القصوى والدنيا لدرجة الحرارة داخل الخزانة بدون تبريد:

Ti max (° C) = 3600 / (5.5 x5.64) + 32 = 148.05 درجة مئوية

Ti min (° C) = 3600 / (5.5 x5.64) - 10 = 106.05 درجة مئوية

نظرًا لأن القيمة القصوى المحسوبة لدرجة الحرارة أعلى بكثير من القيمة المحددة مسبقًا (148.05 درجة مئوية> 40 درجة مئوية) ، فمن الضروري توفير تهوية قسرية ، والتي ستكون قوتها مساوية لـ:

التبريد = 3600 - 5.5 × 5.64 × (40 - 32) = 3351.84 واط

الآن يمكننا حساب أداء النفخ المطلوب. لمراعاة خسائر الحمل الناتجة عن مكونات العادم (شبكة توزيع الهواء ، الفلتر) ، سنحدد هامشًا بنسبة 20٪. نتيجة لذلك ، نجد أنه من أجل الحفاظ على توازن درجة الحرارة للخزانة ضمن القيم المحددة ، يوجد تدفق هواء بسعة:

V = 3.1x 3351.84 / (40-32) = 1298.8x 1.2 = 1558.6 م 3 / ساعة

يمكن ضمان تدفق الهواء هذا عن طريق تركيب عدة مراوح ، يتم تلخيص تدفق الهواء منها. يمكنك استخدام ، على سبيل المثال ، مراوح Sunon A2179HBT-TC. ومع ذلك ، يجب أن يأخذ هذا في الاعتبار أيضًا انخفاض الأداء في ظل وجود مقاومة للتدفق من العناصر المثبتة في الخزانة. مع الأخذ في الاعتبار هذا العامل ، في حالتنا سيكون من الممكن تثبيت 2 من مراوح W2E208-BA20-01 EBM-PAPST أو 4 مراوح A2179HBT-TC من Sunon. عند اختيار عدد المراوح وموقعها ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن اتصالها المتسلسل يزيد الضغط الساكن ، ويزيد الاتصال الموازي من تدفق الهواء.

يمكن تحقيق تبريد الهواء القسري عن طريق سحب الهواء الساخن (المروحة المثبتة في المخرج) من حجم الخزانة أو عن طريق نفخ الهواء البارد (المروحة عند المدخل). من الأفضل اختيار الطريقة المطلوبة في مرحلة التصميم الأولية. كل من هذه الأساليب لها مزاياها وعيوبها. يسمح حقن الهواء بنفخ العناصر الأكثر سخونة بكفاءة ، إذا كانت موجودة بشكل صحيح وتسقط في تيار الهواء الرئيسي. زيادة اضطراب التدفق يزيد من تبديد الحرارة الكلي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الضغط الزائد الناتج عن التفريغ يمنع الغبار من دخول الهيكل. في حالة تهوية العادم ، نظرًا لانخفاض الضغط في حجم الخزانة ، يتم سحب الغبار من خلال جميع الفتحات والفتحات. عندما تكون المروحة في المدخل ، تزداد مواردها أيضًا ، لأنها تعمل في تيار من الهواء البارد الداخل. ومع ذلك ، عندما تكون المروحة على جانب العادم ، فإن الحرارة الناتجة عن تشغيل المروحة نفسها تتبدد على الفور إلى الخارج ولا تؤثر على تشغيل الجهاز. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا للفراغ الصغير الناتج أثناء تهوية العادم ، يتم امتصاص الهواء ليس فقط من خلال فتحة السحب الرئيسية ، ولكن أيضًا من خلال الفتحات المساعدة الأخرى. يوفر الوضع الأمثل بالقرب من مصادر الحرارة تحكمًا أفضل في التدفق.

عند تركيب المراوح في المدخل ، يوصى بوضعها في الجزء السفلي من العلبة. يجب وضع شواية مخرج الهواء التي يتم من خلالها إزالة الهواء الساخن في الجزء العلوي من الخزانة. يجب أن تتمتع شبكة مخرج الهواء بدرجة الحماية اللازمة ، والتي تضمن التشغيل الطبيعي للتركيبات الكهربائية.يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن تركيب مرشح عادم بنفس حجم المروحة يقلل من الأداء الفعلي للمروحة بنسبة 25-30٪. لذلك ، يجب أن يكون مخرج المرشح أكبر من مدخل المروحة.

عند تركيب مروحة في المنفذ ، يتم وضعها في الجزء العلوي من الخزانة. توجد مداخل الهواء في الأسفل ، بالإضافة إلى قرب مصادر توليد الحرارة الأكثر كثافة ، مما يسهل تبريدها.

نضيف أن اختيار طريقة النفخ المطلوبة يبقى على عاتق المصممين ، الذين يجب أن يختاروا الأنسب ، مع مراعاة جميع العوامل المذكورة أعلاه ، والدرجة المطلوبة لحماية IP وخصائص المعدات. لا جدال في أهمية ضمان درجة الحرارة المثلى في خزائن المعدات. تسمح منهجية الحساب المعطاة ، بناءً على الطرق التي اقترحها مصممو حاويات شنايدر إلكتريك ، ريتال وفقًا للمواصفة IEC 60890 ، ببعض التبسيط واستخدام القيم التجريبية ، ولكن في نفس الوقت تسمح بموثوقية كافية لتنفيذ عملي حساب نظام الحفاظ على التوازن الحراري الأمثل لخزانات الطاقة مع محولات التردد وفلاتر الطاقة.

المؤلفون: Ruslan Cherekbashev، Vitaly Khaimin

الأدب

1. Haimin V.، Bahar E. مرشحات وموانع من شركة Skybergtech // Power Electronics. 2014. رقم 3.

2. IEC / TR 60890 (2014) تركيبات لمجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض. طريقة التحقق من ارتفاع درجة الحرارة عن طريق الحساب

3. كتالوج Sarel. التحكم في درجة الحرارة في لوحات التوزيع. www.schneider-electric.ru

4. قواعد إنشاء دول مجلس التعاون الخليجي وفقًا لـ GOST R IEC 61439. مكتبة ريتال الفنية.

5. تبريد خزانات التحكم والعمليات. مكتبة ريتال الفنية 2013.

6. Vikharev L. كيف تعمل حتى لا تحترق في العمل. أو باختصار عن طرق وأنظمة تبريد أجهزة أشباه الموصلات. الجزء الثاني // إلكترونيات الطاقة. 2006. رقم 1.

حساب الطاقة التي يستهلكها الكمبيوتر ، وفقًا لقيم جواز السفر لاستهلاك الطاقة للعقد

عندما يطرح السؤال "ما مقدار الحرارة التي يولدها جهاز الكمبيوتر الخاص بي؟" ، نحاول أولاً العثور على بيانات حول تبديد الحرارة للعقد الموجودة في علبة الكمبيوتر. لكن مثل هذه البيانات لا يمكن العثور عليها في أي مكان. الحد الأقصى الذي نجده هو التيارات التي تستهلكها العقد على طول دوائر إمداد الطاقة 3.3 ؛ خمسة؛ 12 V. وحتى ذلك الحين ليس دائمًا.

غالبًا ما يكون لقيم تيارات الاستهلاك هذه قيم ذروة وتهدف بدلاً من ذلك إلى اختيار مصدر طاقة لاستبعاد التيار الزائد.

نظرًا لأن جميع الأجهزة الموجودة داخل الكمبيوتر تعمل بالتيار المباشر ، فلا توجد مشكلة في تحديد ذروة استهلاك الطاقة (الذروة بالضبط) بواسطة العقدة الخاصة بك. للقيام بذلك ، ما عليك سوى تحديد مجموع القوى المستهلكة في كل خط ، بضرب التيار والجهد المستهلك على طول الدائرة (ألفت انتباهك ، لا يتم تطبيق أي عوامل تحويل - التيار المباشر.).

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

كما تفهم ، هذا تقدير تقريبي للغاية ، والذي لا يتم إجراؤه في الحياة الواقعية تقريبًا ، لأن جميع عقد الكمبيوتر لا تعمل في نفس الوقت في وضع الذروة. يعمل نظام التشغيل مع عقد الكمبيوتر وفقًا لخوارزميات معينة. تتم قراءة المعلومات - معالجة - تدوين - يتم عرض جزء منها على وسائل التحكم. يتم تنفيذ هذه العمليات على حزم البيانات.

على الإنترنت ، هناك العديد من التقديرات الدقيقة لقيمة ذروة استهلاك الطاقة مأخوذة من خصائص العقد.

الحسابات التي تم إجراؤها منذ 2-3 سنوات ، من حيث المبدأ ، لا تتوافق مع الوضع الحالي. لأنه على مر السنين ، قام المصنعون بتحديث عقدهم ، مما أدى إلى انخفاض استهلاكهم للطاقة.

يتم عرض أحدث البيانات في الجدول 1.

رقم ص	عقدة	استهلاك الطاقة لكل عقدة ، وات	تفسيرات
1	المعالج (CPU)	42 — 135	بتعبير أدق ، راجع مواصفات المعالج الخاص بك
2	اللوحة الأم	15 — 100	بتعبير أدق ، انظر.المنشورات أو قم بإجراء الحساب بنفسك (حسب مواصفاتها)
3	بطاقة فيديو	حتى 65	تعمل بالحافلة ، راجع الوثائق للحصول على التفاصيل
		حتى 140	مع مصدر طاقة منفصل ، راجع الوثائق بدقة أكبر
4	الرامات "الذاكرة العشوائية في الهواتف والحواسيب	3 — 15	يعتمد على السعة وتكرار التشغيل ، بشكل أكثر دقة ، راجع الوثائق
5	القرص الصلب ، HDD	10 — 45	يعتمد على وضع التشغيل ، بشكل أكثر دقة ، انظر المواصفات
6	CD / DVD - RW	10 – 30	يعتمد على وضع التشغيل ، بشكل أكثر دقة ، انظر المواصفات
7	فد	5 – 10	يعتمد على وضع التشغيل ، بشكل أكثر دقة ، انظر المواصفات
8	كارت الصوت	3 — 10	يعتمد على وضع التشغيل ، بشكل أكثر دقة ، انظر المواصفات
9	معجب	1 — 4,5	بتعبير أدق ، راجع المواصفات
10	بطاقة الشبكة / مدمج	3 — 5	بتعبير أدق ، راجع المواصفات
11	منفذ USB 2 / USB 3	2.5 / 5 (وفقًا لبعض التقارير ، أكثر من 10 واط لكل منفذ USB3)	إلى المنفذ المتصل
12	منافذ COM ، LPT ، GAME	< 2	لكل منفذ متصل
13	بطاقة صوت مدمجة	< 5	عند استخدام مكبرات الصوت السلبية
14	مزود الطاقة	سلبيات. ماكس + 30٪	يتم التحديد بعد احتساب الاستهلاك

الجدول 1.

نرى أن البيانات بها تشتت واسع جدًا ، يتم تحديدها من خلال النموذج المحدد لعقدة الخاص بك. العقد الخاصة بمصنعين مختلفين ، خاصة تلك التي يتم إنتاجها في أوقات مختلفة ، لديها نطاق واسع من استهلاك الطاقة. من حيث المبدأ ، يمكنك إجراء الحساب بنفسك.

يتم حساب الطاقة التي يستهلكها الكمبيوتر على عدة مراحل.

هو - هي:

1. جمع المعلومات حول الطاقة التي تستهلكها العقدة ،
2. حساب إجمالي استهلاك الطاقة واختيار PSU ،
3. حساب الاستهلاك الإجمالي للكمبيوتر الشخصي (مع مراعاة مصدر الطاقة).

جزء لا يتجزأ من حساب تبديد الحرارة هو حساب الطاقة التي يستهلكها الكمبيوتر. يتم من خلاله تحديد قوة مصدر الطاقة ، يتم تحديد نموذج معين ، وبعد ذلك يتم تقدير تبديد الحرارة. لذلك ، عند إجراء حساب حراري ، من الضروري أولاً جمع البيانات حول الطاقة التي تستهلكها عقد الكمبيوتر.

ولكن حتى الآن ، لا يتم دائمًا تحديد استهلاك الطاقة من قبل الشركات المصنعة لمكونات الكمبيوتر ، وأحيانًا يتم الإشارة إلى قيمة جهد الإمداد والاستهلاك الحالي لهذا الجهد على لوحة المعلمة. كما هو مذكور أعلاه ، في التيار المباشر ، والذي يستخدم لتشغيل عقد الكمبيوتر ، يشير ناتج جهد الإمداد والتيار المستهلك عند جهد معين إلى استهلاك الطاقة.

بناءً على إجمالي استهلاك الطاقة (مع اعتبارها طاقة تبديد الحرارة) ، من الممكن إجراء حساب أولي أو تقريبي لنظام التبريد. سيوفر هذا الحساب بدلاً من ذلك تبريدًا مفرطًا لجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، والذي في ظروف الحمل العالي ، وبالتالي ، فإن الحد الأقصى لإطلاق الحرارة يعطي بعض التقريب لإطلاق الحرارة الحقيقي وسيوفر التبريد العادي. ولكن عند استخدام الكمبيوتر للتطبيقات العادية (غير كثيفة الموارد) ، فإن نظام التبريد المحسوب بهذه الطريقة يكون زائدًا بشكل واضح ، ويؤدي ضمان الأداء الطبيعي لعقد الكمبيوتر إلى إزعاج المستخدم بسبب زيادة مستوى الضوضاء.

بادئ ذي بدء ، يجب أن تعلم أن استهلاك الطاقة وتبديد الحرارة للعقد مرتبطان ارتباطًا مباشرًا.

لا تساوي قوة تبديد الحرارة للمكونات الإلكترونية استهلاك الطاقة ، ولكنها مرتبطة ببعضها البعض من خلال عامل فقدان الطاقة للوحدة.

هناك العديد من المنشورات حول كيفية إجراء هذا الحساب ، وهناك مواقع خاصة على الإنترنت لهذا الحساب. لكن لا تزال هناك تساؤلات حول تنفيذه.

لماذا ا؟

ولأنه ليس فقط من الصعب العثور على قوة تبديد الحرارة من الشركة المصنعة ، ولكن حتى الطاقة التي تستهلكها العقدة التي نهتم بها ليست معروفة دائمًا. ربما يخشون ببساطة الاستشهاد بهم نظرًا لأن قيمتها ليست غير مستقرة أثناء التشغيل وتعتمد بشكل كبير على وضع التشغيل. يمكن أن يصل الفرق إلى عشر مرات وأحيانًا أكثر.

لا يبدو أنهم يريدون إرباك المستخدمين بمعلومات "غير ضرورية". ولم أجد أي بيانات للمصنعين حتى الآن.

توصيات لاختيار نوع التكييف

مكيف هواء خزانة الخادم
ظروف التشغيل الصعبة مع الحمل المستمر غير قادرة على تحمل كل نظام مناخي. يجب أن تكون مجهزة بفلتر الغبار ومزيل الرطوبة ومجموعة الشتاء. أحد خيارات تبريد الهواء هو خزانة خادم مكيفة الهواء. لا يتطلب التصميم تصريفًا مكثفًا ، فالوحدة الخارجية صغيرة الحجم. يتم تركيب الوحدة الداخلية رأسيًا أو أفقيًا داخل خزانة الخادم.

متطلبات مكيفات الهواء

عند الحفاظ على المناخ في غرف الخادم ، فإن التشغيل السلس لمكيفات الهواء أمر مهم. سيترك الأعطال والإصلاحات معدات الاتصالات غير مبردة لفترة طويلة. يسمح مبدأ التناوب والتحفظ بتلبية المتطلبات. تم تركيب العديد من وحدات التحكم في المناخ في الغرفة ، متصلة بشبكة واحدة بواسطة جهاز دوار. في حالة فشل أحد مكيفات الهواء ، يتم تنشيط خيار النسخ الاحتياطي تلقائيًا.

يسمح لك التبديل المتناوب للكتل بموازنة الحمل وضمان معلمات مناخية مثالية. في هذا الوضع ، يتوقف الفني بالتناوب للراحة والصيانة.

تساعد وحدة الدوران في التحكم في تكييف الهواء في غرف الخادم. يقوم تلقائيًا بتبديل تبديل وحدات العمل ، إذا لزم الأمر ، يقوم بتوصيل جهاز النسخ الاحتياطي. خيار التحكم الثاني هو تركيب أجهزة الاستشعار ، حيث يتم عرض قراءاتها على شاشة الكمبيوتر. لست مضطرًا لمغادرة مكان عملك لتحديد الظروف في غرفة الخادم. تذهب جميع المعلومات في شكل جداول ورسوم بيانية إلى الكمبيوتر. الرسائل مصحوبة بإشارة صوتية.

أنظمة الانقسام

عمود مخطط جهاز مكيف الهواء
للحفاظ على المعلمات المحددة في غرف الخادم ، يتم استخدام أنظمة مقسمة. يتم تثبيت أنظمة الطاقة العالية المنزلية أو شبه الصناعية في غرف صغيرة مع إطلاق حرارة يصل إلى 10 كيلو واط. حسب نوع التثبيت ، هم:

• مثبت على الحائط - خيار متعدد الاستخدامات وبأسعار معقولة. تبلغ الإنتاجية 2.5-5 كيلو واط ، ويتم اختيار نموذج يتم فيه توفير طول كبير لخط الفريون. الشركات المصنعة الموصى بها هي Daikin و Toshiba و Mitsubishi Electric.
• أنبوبي - يتم وضع الأجهزة تحت سقف معلق ، مما يوفر مساحة ويوفر تبادلًا فعالًا للهواء. مناسب لغرف الخادم الكبيرة. يوفر تكييف الهواء الأنبوبي الهواء البارد مباشرة إلى الرفوف.
• العمود - أنظمة قوية على شكل خزانات مثبتة على الأرض ، لا تتطلب التثبيت.

أنظمة مناخية دقيقة

مكيفات الهواء الدقيقة لغرفة الخادم هي معدات احترافية. تتمتع المجمعات المناخية بموارد عالية للتشغيل المستمر ، مما يسمح بالحفاظ على معايير درجة الحرارة والرطوبة المثلى. تتمثل إحدى مزايا الجهاز في الدقة ، فالمؤشرات المناخية في المباني الكبيرة لها تقلبات لا تزيد عن 1 درجة مئوية و 2 ٪. في غرف الخادم ، يتم تثبيت نماذج الخزانات والسقف. تتميز الأولى بأبعادها الضخمة ، حيث تبلغ قوتها 100 كيلو واط. أنظمة السقف أقل كفاءة (20 كيلو وات) ويتم تركيبها في الغرف حيث لا يمكن وضع مكيفات الهواء في الخزانة.

أنواع الأجهزة المناخية الدقيقة

يمكن أن تكون المجمعات المناخية أحادية الكتلة ومنفصلة حسب نوع أنظمة الانقسام. يتم تبريد النظام بعدة طرق: بتبخير الفريون أو الماء أو دائرة الهواء. أشهر الشركات المصنعة: UNIFLAIR ، Blue box.

إيجابيات التركيبات:

• عمل متواصل
• قوة عالية من المعدات
• التحكم الدقيق في المكونات المناخية ؛
• مجموعة واسعة من درجات حرارة التشغيل ؛
• التوافق مع التحكم في الإرسال.

سلبيات أنظمة الدقة:

• غالي السعر؛
• تصميم أحادي الكتلة صاخب.

نظام ملف مروحة التبريد

يستخدم نظام تكييف الهواء الماء أو خليط جلايكول الإيثيلين كوسيط للتدفئة. مبدأ التشغيل مشابه للتركيبات مع الفريون.يبرد المبرد السائل المتداول في المبادل الحراري لفائف المروحة ، والهواء الذي يمر عبر المبرد يخفض درجة الحرارة.

• أداء عالي؛
• براعه؛
• عملية آمنة وبأسعار معقولة.