Proračun klimatizacijskih sustava za stambene i javne zgrade (stranica 1)

Internetski kalkulator za izračunavanje rashladnog kapaciteta

Da biste samostalno odabrali snagu kućnog klima uređaja, upotrijebite pojednostavljenu metodu za izračunavanje površine hladnjake, implementiranu u kalkulator. Nijanse mrežnog programa i uneseni parametri opisani su u nastavku u uputama.

Bilješka. Program je pogodan za izračunavanje performansi rashladnih uređaja za domaćinstvo i split sustava instaliranih u malim uredima. Klimatizacija prostorija u industrijskim zgradama složeniji je zadatak koji se rješava uz pomoć specijaliziranih softverskih sustava ili metode izračuna SNiP-a.

Dobivanje topline od opreme

Porast topline od opreme i elektromotora izravno ovisi o njihovoj snazi ​​i određuje se iz izraza:

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

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

gdje je N snaga opreme, kWk1, k2, k3 su faktori opterećenja (0,9 - 0,4), potražnja (0,9 - 0,7) i istodobni rad (1 - 0,3),

kt - koeficijent prijenosa topline u prostoriju 0,1 - 0,95

Ovi koeficijenti nisu jednaki za različitu opremu i preuzeti su iz različitih referentnih knjiga. U praksi su svi koeficijenti i učinkovitost uređaja navedeni u projektnom zadatku. U industrijskoj ventilaciji može doći do više dobitka topline od opreme nego od bilo čega drugog.

Ovisnost učinkovitosti elektromotora o njegovoj snazi:

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 Što se tiče ventilacije kućanstva, preporučljivo je uzeti snagu i brzinu protoka zraka iz putovnica opreme, ali događa se da nema podataka i ako industrija ne može bez tehnologa, onda je ovdje dopušteno uzeti približne vrijednosti dobitaka topline iz opreme, koje se mogu naći u svim vrstama referentnih knjiga i priručnika, na primjer:

• Odvođenje topline računala 300-400 W
• aparati za kavu 300 W
• laserski printeri 400w
• električni čajnik 900-1500 W
• kopirni stroj 500-600 W
• friteze 2750-4050 W
• poslužitelji 500-100 W
• toster 1100-1250 W
• Televizor 150 W
• roštilj 13.500 W / m2 površine
• hladnjak 150 W
• električne peći površine 900-1500 W / m2

Kada se u kuhinji nalazi ispušna napa, dobitak topline od peći smanjuje se za 1,4.

Upute za korištenje programa

Sada ćemo objasniti korak po korak kako izračunati snagu klima uređaja na prikazanom kalkulatoru:

1. U prva 2 polja unesite vrijednosti površine sobe u kvadratnim metrima i visine stropa.
2. Odaberite stupanj osvjetljenja (izlaganja suncu) kroz otvore prozora. Sunčeva svjetlost koja prodire u prostoriju dodatno zagrijava zrak - ovaj faktor mora se uzeti u obzir.
3. Na sljedećem padajućem izborniku odaberite broj stanara koji su dugo boravili u sobi.
4. Na preostalim karticama odaberite broj televizora i osobnih računala u zoni klimatizacije. Tijekom rada ovi kućanski uređaji također proizvode toplinu i podliježu računovodstvu.
5. Ako je u sobi instaliran hladnjak, u pretpostavljeno polje unesite vrijednost električne snage kućanskog uređaja. Karakteristike je lako naučiti iz uputa za uporabu proizvoda.
6. Posljednja kartica omogućuje vam da uzmete u obzir dovodni zrak koji ulazi u zonu hlađenja zbog ventilacije. Prema regulatornim dokumentima, preporučena multiplikacija za stambene prostore je 1-1,5.

Za referencu. Razmjena zraka pokazuje koliko se puta tijekom jednog sata zrak u sobi potpuno obnavlja.

Objasnimo neke od nijansi ispravnog popunjavanja polja i odabira kartica. Pri određivanju broja računala i televizora, uzmite u obzir njihov istovremeni rad.Na primjer, jedan stanar rijetko istovremeno koristi oba uređaja.

Sukladno tome, za određivanje potrebne snage split sustava odabire se jedinica kućanskih aparata koja troši više energije - računalo. Odvođenje topline TV prijamnika nije uključeno.

Kalkulator sadrži sljedeće vrijednosti za prijenos topline iz kućanskih aparata:

• TV uređaj - 0,2 kW;
• osobno računalo - 0,3 kW;
• Budući da hladnjak pretvara oko 30% potrošene električne energije u toplinu, program uključuje 1/3 unesene brojke u izračune.

Kompresor i radijator uobičajenog hladnjaka odaju toplinu okolnom zraku.

Savjet. Odvođenje topline vaše opreme može se razlikovati od navedenih vrijednosti. Primjer: potrošnja igraćeg računala s moćnim video procesorom doseže 500-600 W, prijenosnog računala - 50-150 W. Poznavajući brojeve u programu, lako je pronaći potrebne vrijednosti: za igraće računalo odaberite 2 standardna računala, umjesto prijenosnog računala, uzmite 1 TV prijemnik.

Kalkulator omogućuje isključivanje dobitka topline iz dovodnog zraka, ali odabir ove kartice nije u potpunosti točan. Zračne struje u svakom slučaju cirkuliraju kroz stan, donoseći toplinu iz drugih prostorija, poput kuhinje. Bolje je igrati na sigurno i uključiti ih u izračun klima uređaja tako da njegove performanse budu dovoljne za stvaranje ugodne temperature.

Rezultat izračuna glavne snage mjeri se u kilovatima, sekundarni rezultat je u britanskim toplinskim jedinicama (BTU). Omjer je sljedeći: 1 kW ≈ 3412 BTU ili 3,412 kBTU. Kako odabrati split-sustav na temelju dobivenih slika, pročitajte dalje.

Tipični izračun snage klima uređaja

Tipični izračun omogućuje vam pronalaženje kapaciteta klima uređaja za malu sobu: zasebnu sobu u stanu ili vikendici, ured površine do 50 - 70 kvadratnih metara. m i druge prostorije smještene u kapitalnim zgradama. Proračun rashladnog kapaciteta P

(u kilovatima) proizvodi se prema sljedećoj metodi:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Snaga klima uređaja mora biti unutar dosega Qrange

iz
–5%
prije
+15%
projektni kapacitet
P
.

Primjer tipičnog izračuna snage klima uređaja

Izračunajmo kapacitet klima uređaja za dnevnu sobu površine 26 kvadratnih metara. m s visinom stropa od 2,75 m u kojem živi jedna osoba, a također ima računalo, TV i mali hladnjak s maksimalnom potrošnjom energije od 165 vata. Soba se nalazi na sunčanoj strani. Računalo i TV ne rade istovremeno, jer ih koristi ista osoba.

• Prvo određujemo dobitke topline s prozora, zidova, poda i stropa. Koeficijent q

  odaberite jednakog
  40
  , budući da se soba nalazi na sunčanoj strani:

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

  .

• Porast topline od jedne osobe u mirnom stanju bit će 0,1 kW
  .
  Q2 = 0,1 kW
• Dalje ćemo pronaći dobitke topline od kućanskih aparata. Budući da računalo i televizor ne rade istovremeno, u izračunima se mora uzeti u obzir samo jedan od ovih uređaja, naime onaj koji generira više topline. Ovo je računalo, sa kojeg se odvodi toplina 0,3 kW
  ... Hladnjak generira oko 30% maksimalne potrošnje energije u obliku topline, tj
  0,165 kW * 30% / 100% ≈ 0,05 kW
  .
  Q3 = 0,3 kW + 0,05 kW = 0,35 kW
• Sada možemo odrediti procijenjeni kapacitet klima uređaja: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 kW + 0,1 kW + 0,35 kW = 3,31 kW
• Preporučeni raspon snage Qrange
  (iz
  -5%
  prije
  +15%
  projektni kapacitet
  P
  ):
  Raspon 3,14 kW

Preostaje nam odabrati model prikladne snage. Većina proizvođača proizvodi split sustave s kapacitetima bliskim standardnom rasponu: 2,0

kW;
2,6
kW;
3,5
kW;
5,3
kW;
7,0
kW Iz ovog asortimana odabiremo model s kapacitetom
3,5
kW

BTU

(
BTU
) - Britanska termalna jedinica (British Thermal Unit). 1000 BTU / sat = 293 W.
BTU / sat
.

Metoda izračuna i formule

Skromni korisnik sasvim je logično ne vjerovati brojevima dobivenim na mrežnom kalkulatoru. Da biste provjerili rezultat izračuna snage jedinice, upotrijebite pojednostavljenu metodu koju su predložili proizvođači rashladne opreme.

Dakle, potrebne hladne performanse kućnog klima uređaja izračunavaju se po formuli:

Objašnjenje oznaka:

• Qtp je toplinski tok koji u sobu ulazi s ulice kroz građevinske konstrukcije (zidovi, podovi i stropovi), kW;
• Ql - odvođenje topline od stanara, kW;
• Qbp ​​- unos topline iz kućanskih aparata, kW.

Lako je saznati prijenos topline električnih uređaja u kućanstvu - potražite u putovnici proizvoda i pronađite karakteristike potrošene električne energije. Gotovo sva potrošena energija pretvara se u toplinu.

Važna točka. Iznimka od pravila su rashladni uređaji i uređaji koji rade u načinu start / stop. U roku od 1 sata kompresor hladnjaka ispustit će u prostoriju količinu topline jednaku 1/3 maksimalne potrošnje navedene u uputama za uporabu.

Kompresor kućnog hladnjaka pretvara gotovo svu potrošenu električnu energiju u toplinu, ali radi u prekidnom načinu rada
Unos topline od ljudi određen je regulatornim dokumentima:

• 100 W / h od osobe koja miruje;
• 130 W / h - dok hodate ili radite lagane radove;
• 200 W / h - tijekom teških fizičkih napora.

Za izračune se uzima prva vrijednost - 0,1 kW. Preostaje odrediti količinu topline koja prodire izvana kroz zidove po formuli:

• S - kvadrat rashlađene prostorije, m²;
• h visina stropa, m;
• q je specifična toplinska karakteristika koja se odnosi na volumen prostorije, W / m³.

Formula vam omogućuje izvršavanje zbirnog izračuna protoka topline kroz vanjske ograde privatne kuće ili stana pomoću specifičnih karakteristika q. Njegove vrijednosti prihvaćene su kako slijedi:

1. Soba se nalazi na sjenovitoj strani zgrade, površina prozora ne prelazi 2 m², q = 30 W / m³.
2. Uz prosječno osvjetljenje i područje ostakljenja uzima se specifična karakteristika od 35 W / m³.
3. Soba se nalazi na sunčanoj strani ili ima mnogo prozirnih struktura, q = 40 W / m³.

Utvrdivši dobitak topline iz svih izvora, dodajte brojeve dobivene pomoću prve formule. Usporedite rezultate ručnog izračuna s rezultatima internetskog kalkulatora.

Velika površina ostakljenja podrazumijeva povećanje rashladnog kapaciteta klima uređaja

Kada je potrebno uzeti u obzir ulaz topline iz ventilacijskog zraka, rashladni kapacitet jedinice povećava se za 15-30%, ovisno o tečaju. Prilikom ažuriranja zračnog okruženja 1 puta na sat, pomnožite rezultat izračuna s faktorom 1,16-1,2.

Metodologija za proračun klimatizacijskog sustava

Svatko može samostalno izračunati potrebnu snagu klima uređaja pomoću jednostavne formule. Prije svega, morate saznati koliki će biti protoci topline u sobi. Da bi se izračunali, volumen prostorije treba pomnožiti s koeficijentom prijenosa topline. Vrijednost ovog koeficijenta je u rasponu od 35 do 40 W i ovisi o orijentaciji prozorskih otvora. Dalje, potrebno je utvrditi kakvu toplinsku energiju emitiraju kućanski uređaji i energiju ljudi koji će stalno biti u sobi. Sve ove vrijednosti dobitaka topline su sumirane. Povećavamo pronađeni broj za 15-20% i dobivamo potrebnu rashladnu sposobnost klimatskog sustava.

Povezani članci i materijali:

Dizajn klimatizacijskih sustavaSplitski klima uređaj: kako ga odabrati?Automatizacija klimatizacijskih sustava

Primjer za sobu od 20 kvadrata. m

Pokazat ćemo izračun kapaciteta za klimatizaciju malog stana - studija površine 20 m² s visinom stropa 2,7 m. Ostatak početnih podataka:

• osvjetljenje - srednje;
• broj stanovnika - 2;
• plazma TV ploča - 1 kom;
• računalo - 1 kom;
• potrošnja električne energije u hladnjaku - 200 W;
• učestalost izmjene zraka bez uzimanja u obzir povremeno kuhinjske nape - 1.

Emisija topline od stanovnika iznosi 2 x 0,1 = 0,2 kW, iz kućanskih aparata, uzimajući u obzir istodobnost - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW, sa strane hladnjaka - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Soba s prosječnim osvjetljenjem, specifična karakteristika q = 35 W / m³. Smatramo protok topline sa zidova:

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

Konačni izračun kapaciteta klima uređaja izgleda ovako:

Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW, plus potrošnja hlađenja za ventilaciju 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.

Kretanje zračnih struja oko kuće tijekom procesa ventilacije

Važno! Ne miješajte opću ventilaciju s ventilacijom za dom. Protok zraka koji dolazi kroz otvorene prozore je prevelik i mijenja ga naleti vjetra. Hladnjak ne bi trebao i ne može normalno uvjetovati prostoriju u kojoj nekontrolirana količina vanjskog zraka slobodno struji.

Dobivanje topline od sunčevog zračenja

Određivanje dobitka topline od sunčevog zračenja složenije je i ne manje važno. Isti priručnik pomoći će vam u tome, ali ako se za ljude koristi najjednostavnija formula, puno je teže izračunati dobitke sunčeve topline. Dobici topline za insolaciju dijele se na protok topline kroz prozore i kroz zatvorene konstrukcije. Da biste ih pronašli, morate znati orijentaciju zgrade iza kardinalnih točaka, veličinu prozora, dizajn ogradnih elemenata i sve ostale podatke koje treba zamijeniti izrazom. Izračun ulazne topline od sunčevog zračenja kroz prozor izvodi se kroz izraz:

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

tnar - prosječna dnevna temperatura vanjskog zraka, temperaturu srpnja uzimamo iz SNiP 2.01.01-82

θ je koeficijent koji pokazuje promjene temperature vanjskog zraka,

AMC - najveća dnevna amplituda temperature vanjskog zraka u srpnju, preuzimamo iz SNiP 2.01.01-82

tp - temperatura zraka u zgradi, uzimamo prema SNiP 2.04.05-91

AOC, ROC - područje, a smanjeni otpor prijenosa topline ostakljenja preuzet je iz SNiP II-3-79

Svi podaci preuzeti su iz aplikacije, ovisno o zemljopisnoj širini.

Dobivanje sunčeve topline kroz ovojnicu zgrade izračunava se na sljedeći način:

Dolazeći iz osobnog iskustva, savjetujem vam da u Excelu ili nekom drugom programu napravite ploču za izračunavanje dobitaka topline od sunčevog zračenja, što će uvelike pojednostaviti i ubrzati vaše izračune. Uvijek pokušajte izračunati dobitak sunčeve topline pomoću ove metode. Tužna praksa pokazuje da su kupci koji ukazuju na orijentaciju svojih prostorija prema glavnim točkama vjerojatnije iznimka nego pravilo (Stoga lukavi dizajneri koriste ovu prevara: dobitak topline od sunca za zamračenu stranu iznosi 30 W / m3 normalna rasvjeta 35 W / m3, za sunčanu stranu 40 W / m stanova i malih ureda. Savjetujem vam da se potrudite izvući što više podataka i pravilno izvršite isti izračun unosa topline od sunčevog zračenja.

Odabir klima uređaja prema snazi

Podijeljeni sustavi i rashladne jedinice drugih vrsta proizvode se u obliku model linija s proizvodima standardnih performansi - 2,1, 2,6, 3,5 kW i tako dalje.Neki proizvođači navode snagu modela u tisućama britanskih termalnih jedinica (kBTU) - 07, 09, 12, 18 itd. Korespondencija klima uređaja izražena u kilovatima i BTU prikazana je u tablici.

Referenca. Od oznaka u kBTU otišla su popularna imena rashladnih uređaja različitih hladnoća, "devet" i drugih.

Znajući potrebne performanse u kilovatima i carskim jedinicama, odaberite split sustav u skladu s preporukama:

1. Optimalna snaga kućanskog klima uređaja je u rasponu od -5 ... + 15% od izračunate vrijednosti.
2. Bolje je dati malu marginu i rezultat zaokružiti prema gore - na najbliži proizvod u asortimanu modela.
3. Ako izračunati kapacitet hlađenja premaši kapacitet standardnog hladnjaka za stoti dio kilovata, ne biste trebali zaokruživati.

Primjer. Rezultat izračuna je 2,13 kW, prvi model u seriji razvija rashladni kapacitet od 2,1 kW, drugi - 2,6 kW. Odabrali smo opciju br. 1 - klima uređaj od 2,1 kW, što odgovara 7 kBTU.

Primjer dva. U prethodnom smo odjeljku izračunali performanse jedinice za studio apartman - 3,08 kW i pali između modifikacija od 2,6-3,5 kW. Odabrali smo split-sustav s većim kapacitetom (3,5 kW ili 12 kBTU), jer povrat na niži neće biti unutar 5%.

Za referencu. Napominjemo da je potrošnja energije bilo kojeg klima uređaja tri puta manja od njegovog rashladnog kapaciteta. Jedinica od 3,5 kW "povući" će oko 1200 W električne energije iz mreže u maksimalnom načinu rada. Razlog leži u principu rada rashladnog stroja - "split" ne stvara hladnoću, već prenosi toplinu na ulicu.

Velika većina klimatskih sustava sposobna je raditi u 2 načina rada - hlađenju i grijanju tijekom hladne sezone. Štoviše, toplinska učinkovitost je veća, jer motor kompresora, koji troši električnu energiju, dodatno zagrijava freonski krug. Razlika snage u načinu hlađenja i grijanja prikazana je u gornjoj tablici.

Nazivna i optimalna snaga klima uređaja

približne vrijednosti raznih viškova topline
Nazivna snaga podrazumijeva se kao prosječna učinkovitost klima uređaja za rad na hladnom. No, u svakom pojedinačnom slučaju potrebno je izračunati optimalnu snagu koja bi se idealno trebala što više podudarati s prvom.

Nominalne vrijednosti odabiru proizvođači za svaku vrstu rashladnog uređaja:

• Blokovi prozora obično imaju sljedeće standardne položaje: 5, 7, 9, 12, 18, 24;
• Zidne podjele odgovaraju rasponu modela u ovoj verziji: 7, 9, 12, 18, 24. Ponekad neke marke proizvode nestandardne modele sa sljedećim nominalnim vrijednostima: 8, 10, 13, 28, 30;
• Kasete su ovim redoslijedom: 18, 24, 28, 36, 48, 60. Nestandardni red: 34, 43, 50, 54;
• Dijeljenje kanala započinje s rasponom kapaciteta od 12 modela, a ponekad završava s 200;
• Instalacije konzola imaju sljedeće varijante: 18, 24, 28, 36, 48, 60. U nestandardnoj verziji: 28, 34, 43, 50, 54;
• Stupci počinju od 30, a idu do 100 ili više.

Ovaj popis nije slučajan. Već je uzeo u obzir odabir klima uređaja i njegov kapacitet prema površini sobe, visini stropova i dotoku topline iz opreme za kućanstvo, električnoj rasvjeti, ljudima, krovovima sa zidovima, otvorenim prozori i ventilacija.

Izračun toplinske bilance

U posljednje vrijeme postoji stalni trend ka povećanju upotrebe pretvarača frekvencije u industrijskim poduzećima, u području energetike, naftne i plinske industrije, komunalnih poduzeća itd. To je zbog činjenice da regulacija frekvencije električnog pogona omogućuje vam značajnu uštedu električne energije i drugih proizvodnih resursa, osigurava automatizaciju tehnoloških procesa i povećava pouzdanost sustava u cjelini. Pretvarači frekvencije koriste se i u novim projektima i u modernizaciji proizvodnje.Širok raspon kapaciteta i razne mogućnosti za upravljačke sustave omogućuju vam odabir rješenja za gotovo bilo koji zadatak.

Međutim, uz sve očite prednosti pretvarača frekvencije, oni imaju značajke koje, bez umanjivanja njihovih zasluga, ipak zahtijevaju dodatnu upotrebu posebnih uređaja. Ti su uređaji ulazni i izlazni filtri i prigušnice.

Sl. 1. Upotreba ulaznih i izlaznih filtara u krugovima s pretvaračem frekvencije.

Električni pogoni poznati su izvor smetnji. Ulazni filtri dizajnirani su da minimaliziraju pojavu smetnji kako od elektroničke opreme tako i od nje, što omogućuje ispunjavanje zahtjeva za elektromagnetskom kompatibilnošću. Zadatak smanjenja utjecaja harmonskih izobličenja koja nastaju tijekom rada frekventnih pretvarača na električnu mrežu rješava se postavljanjem linijskih prigušnica ispred frekventnih pretvarača i istosmjernih prigušnica. IZlinijska prigušnica na ulazu pretvarača frekvencije također smanjuje utjecaj fazne neravnoteže opskrbnog napona.

Izlazni filtri koriste se za zaštitu izolacije, smanjenje akustične buke motora i visokofrekventnih elektromagnetskih smetnji u kabelu motora, strujama ležajeva i naponima osovine, produžujući tako vijek trajanja i održavanje. Izlazni filtri uključuju dU / dt filtre i sinusne filtre.

Treba imati na umu da se sinusni filtri mogu koristiti s preklopnom frekvencijom većom od nazivne vrijednosti, ali se ne mogu koristiti ako je preklopna frekvencija veća od 20% od procijenjene vrijednosti. DU / dt filtri mogu se koristiti s preklopnom frekvencijom ispod nazivne vrijednosti, ali ih treba izbjegavati s preklopnom frekvencijom većom od nazivne vrijednosti, jer će to dovesti do pregrijavanja filtra.

S obzirom na to da bi se filtri / prigušnice trebali nalaziti što bliže pretvaraču frekvencije, oni se obično zajedno s njim postavljaju u isti razvodni ormar, gdje se nalaze i ostatak sklopnih i upravljačkih elemenata.

Slika 2. Ormar s pretvaračem frekvencije, filtrima i sklopnim uređajima.

Treba razumjeti da snažni filtri snage i prigušnice generiraju značajnu količinu topline tijekom rada (zagrijavaju se i jezgra i namot). Ovisno o vrsti filtra, gubici mogu doseći nekoliko posto snage opterećenja. Primjerice, trofazna mrežna prigušnica SKY3TLT100-0,3 koju je proizvela češka tvrtka Skybergtech ima pad napona od 4% u mreži od 380 volti, što pri radnoj struji od 100A stvara snagu gubitka od 210 W. Snaga elektromotora pri ovoj struji bit će približno 55 kW, tj. apsolutni gubitak snage na prigušnici bit će mali, manji od 0,5%. No budući da se taj gubitak snage oslobađa u zatvorenom ormariću, moraju se poduzeti posebne mjere za uklanjanje topline.

Količina proizvedene topline u pravilu je proporcionalna snazi, ali ovisi i o dizajnerskim značajkama elementa namota. Sinusni filtri generirat će više topline od, na primjer, dU / dt filtara, jer imaju veće prigušnice i kondenzatore kako bi osigurali učinkovitije zaglađivanje i suzbijanje visoke frekvencije. Aktivni otpor namota unosi značajne gubitke. Često, kako bi uštedjeli novac, proizvođači koriste žicu za namatanje manjeg presjeka, ponekad izrađenu ne od bakra, već od aluminija. Termogram (slika 3) prikazuje 2 sinusna filtra iste snage, ali različitih proizvođača. Oba filtra imaju jednake gubitke snage, ali jasno se vidi da se namoti filtra s lijeve strane više zagrijavaju, a s desne strane ima jezgru. Naravno, pod jednakim uvjetima, filtar s desne strane trajat će dulje od filtra s lijeve strane.pregrijavanje namota ima puno veći utjecaj na trajnost filtra zbog povećanja struja propuštanja zbog pojave mikropukotina u izolaciji namota.

Slika 3 Termogram sinusnih filtera različitih proizvođača.

Također treba napomenuti da upotreba različitih materijala jezgre također snažno utječe na gubitak snage, odnosno na odvođenje topline. To je osobito istinito u prisutnosti visokofrekventnih smetnji u krugu. Dakle, češki proizvođač Skybergtech proizvodi dvije vrste filtara s istim parametrima SKY3FSM110-400E i SKY3FSM110-400EL-Rev. A. U drugom modelu filtra koristi se jezgra izrađena od boljeg materijala, zbog čega se gubitak snage smanjuje za oko 10%. Treba napomenuti da je cijena filtra s najboljim toplinskim parametrima gotovo 80% veća od cijene analoga. Stoga se pri odabiru filtra mora obratiti pozornost i na ekonomski čimbenik.

Značajno zagrijavanje energetskih filtara pri nazivnoj snazi ​​može biti u granicama dopuštenih odstupanja proizvođača, ali unatoč tome, uz proizvodnju topline, pretvarači frekvencije (FC) moraju se uzeti u obzir prilikom izračuna toplinske ravnoteže razvodnog ormara. Suvremeni pretvarači imaju učinkovitost od 97-98% i u pravilu su glavni izvor topline u ormaru, ali ne i jedini. Osim pretvarača, toplinu generiraju i filtar za suzbijanje buke, ulazna prigušnica, motorna prigušnica ili sinusni filtar, kontaktori, pa čak i motor ventilatora za hlađenje. Stoga se pri izračunavanju potrebnog protoka puhanja nije dovoljno osloniti samo na odvođenje topline samog pretvarača.

Nepoštivanje temperaturnog režima može dovesti do neugodnih, a ponekad i vrlo ozbiljnih posljedica - od smanjenja životnog vijeka opreme do požara. Stoga je održavanje optimalne temperature u ormarima za opremu od najveće važnosti. Postoji mnogo načina za rješavanje ovog problema: upotreba ormarića različitog volumena, korištenje prisilnog protoka zraka, posebnih izmjenjivača topline (uključujući hlađenje tekućinom) i klima uređaja. U ovom ćemo se članku usredotočiti na značajke izračuna klasičnog prisilnog zračnog hlađenja.

Proizvođači razvodnih ormara imaju posebna sredstva za izračunavanje toplinskih uvjeta (na primjer, softver ProClima tvrtke SchneiderElectric ili softver RittalPower Engineering tvrtke RittalTherm). Omogućuju vam da uzmete u obzir odvođenje topline svih elemenata ormara, uključujući prekidače, kontaktore itd. Uzimaju se u obzir dizajn ormara, njegove dimenzije i smještaj u odnosu na ostale ormare.

Ovi su programi stvoreni za izračunavanje toplinskih uvjeta pojedinih ormara određenog proizvođača. uzeti u obzir njihove dizajnerske značajke, materijal itd. Ipak, koristeći ove programe, sasvim je moguće napraviti približni izračun za proizvoljni kabinet, ako znate određene početne parametre.

U tom je slučaju potrebno uzeti u obzir i izvore topline (gubici snage opreme) i područje ljuske (površina ormara). Podaci o gubicima snage za sve ugrađene uređaje, dimenzije razvodnog ormara, moraju biti poznati. Također je potrebno postaviti vrijednosti minimalne / maksimalne temperature izvan ormarića, vlažnosti i nadmorske visine (to će biti potrebno za određivanje potrebne brzine protoka zraka). Relativna vlažnost zraka koristi se za određivanje točke rosišta, temperature ispod koje se počinje stvarati kondenzacija. Njime se treba voditi pri određivanju minimalne dopuštene temperature u ormaru (slika 4).

Slika 4 Tablica za određivanje točke rose

Svrha proračuna je utvrditi potrebu za prisilnim protokom zraka / hlađenjem / grijanjem, pri čemu će unutarnja temperatura izračunata iz gubitka snage biti unutar maksimalne / minimalno dopuštene radne temperature za uređaje u ormariću.

Proračun toplinske ravnoteže ormara s pretvaračima frekvencije sastoji se od nekoliko faza.U prvoj je fazi potrebno izračunati efektivnu površinu prijenosa topline Se. Površina ormara je u kontaktu s okolinom čija se temperatura razlikuje od temperature unutar ormarića. Učinkovito područje izmjene topline Se ovisi o geometrijskim dimenzijama i položaju ormarića, koeficijent za svaki površinski element odabire se iz tablice (slika 5), ​​u skladu sa standardom IEC 60890.

Slika 5: Izborna tablica za koeficijent b za određivanje efektivne površine ljuske

Ukupna efektivna površina ljuske je:

Se =S(S0 x b)

U drugoj fazi izračunava se snaga gubitaka topline koje stvara oprema unutar ormara. Izlazna toplina ormara definira se kao zbroj gubitaka snage pojedinih elemenata ugrađenih u ormar.

Q = Q1 + Q2 + Q3….

Gubici topline pojedine ugrađene opreme mogu se odrediti prema njihovim električnim karakteristikama. Za opremu i vodiče s djelomičnim opterećenjem gubitak snage može se odrediti prema sljedećoj formuli:

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

Q - gubici aktivne snage;

Qn - gubitak nazivne snage (pri In);

Ib je stvarna vrijednost struje;

Nazivna struja.

Dalje, uzimajući u obzir poznate vrijednosti temperatura okoline (Temin, Temax), unutar ormara možete pronaći maksimalne i minimalne temperature:

Ti max (° C) = Q / (K x Se) + Te max

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

K je konstanta koja uzima u obzir materijal ljuske. Za neke uobičajene materijale koji se koriste za proizvodnju ormara imat će sljedeće vrijednosti:

K = 12 W / m2 / ° C za aluminijski plašt

K = 5,5 W / m2 / ° C za obojeni metalni plašt;

K = 3,7 W / m2 / ° C za plašt od nehrđajućeg čelika;

K = 3,5 W / m2 / ° C za poliestersku ovojnicu.

Označimo potrebne vrijednosti temperature unutar ormarića kao Tsmin i Tsmax.

Dalje donosimo odluku o izboru potrebnog sustava za održavanje mikroklime:

1) Ako maksimalna izračunata vrijednost temperature prelazi postavljenu (Timax> Tsmax), tada je potrebno osigurati sustav prisilne ventilacije, izmjenjivač topline ili klima uređaj; Snaga sustava može se odrediti iz izraza:

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

Odavde se može izračunati potreban protok zraka:

V (m3 / h) = f x Hlađenje / (Ts max - Te max), gdje

f - korekcijski faktor (faktor f = Sp h ρ, umnožak specifične topline i gustoće zraka na razini mora). Za različite nadmorske visine, koeficijent f ima sljedeće vrijednosti:

od 0 do 100 m f = 3,1

od 100 do 250 m f = 3,2

od 250 do 500 m f = 3,3

od 500 do 350 m f = 3,4

od 750 do 1000 m f = 3,5

2) Ako je maksimalna izračunata vrijednost temperature manja od navedenog maksimuma (Timax

3) Ako je minimalno izračunata vrijednost temperature niža od postavljene (Ti min

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

4) Ako je minimalna izračunata vrijednost temperature viša od postavljene (Ti min> Ts min), tada sustav za kontrolu mikroklime nije potreban.

Pri izračunavanju protoka zraka koji stvara ventilator moraju se uzeti u obzir gubici opterećenja uzrokovani ispušnim komponentama (rešetka za raspodjelu zraka i filtar, prisutnost ili odsutnost ventilacijskog roštilja).

Prilikom projektiranja treba osigurati ravnomjernu raspodjelu gubitaka snage unutar kućišta (ormarića), a mjesto ugrađene opreme ne smije ometati cirkulaciju zraka. Nepoštivanje ovih pravila zahtijevat će složenije izračune topline kako bi se eliminirala vjerojatnost lokalnog pregrijavanja i učinka premosnice. Pribor mora biti dimenzioniran na takav način da efektivna struja sklopovskih sklopova ne prelazi 80% nazivne struje In uređaja.

Razmotrimo izračun toplinske bilance na konkretnom primjeru.

Početni podaci: Imamo ormar izrađen od obojenog čeličnog lima visine 2 m, širine 1 m i dubine 0,6 m, koji stoji u nizu. Ormar sadrži 2 pretvarača frekvencije, dva mrežna filtra i dva izlazna sinusna filtra, kao i preklopne elemente, ali zbog niskog rasipanja snage u odnosu na navedenu opremu, možemo ih zanemariti. Sobna sobna temperatura može varirati od -10 do + 32 ° C. Relativna vlažnost zraka 70%. Dopuštena maksimalna temperatura unutar ormara je + 40 ° C. Kako bi se izbjegla kondenzacija, minimalna dopuštena temperatura u ormariću mora biti najmanje rosište, t.j.u našem slučaju 26 ° C (slika 4)

Izračun:

U skladu s tablicom (slika 5.), ukupna efektivna površina ljuske bit će jednaka:

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

Na temelju poznate raspršene snage pojedinih elemenata opreme nalazimo njegovu ukupnu vrijednost. Za pretvarač frekvencije, čija je učinkovitost 97-98%, uzimamo 3% deklarirane nazivne snage za rasipanje snage. Budući da dizajn uzima u obzir da maksimalno opterećenje ne smije prelaziti 80% nazivne vrijednosti, za korekciju ukupne toplinske snage primjenjuje se koeficijent 0,8:

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

Nadalje, uzimajući u obzir poznate vrijednosti temperatura okoline (Te min, Te max), pronalazimo maksimalne i minimalne vrijednosti temperature unutar ormara bez hlađenja:

Ti max (° C) = 3600 / (5,5 x5,64) + 32 = 148,05 ° C

Ti min (° C) = 3600 / (5,5 x5,64) - 10 = 106,05 ° C

Budući da je maksimalno izračunata vrijednost temperature znatno veća od unaprijed zadane vrijednosti (148,05 ° C> 40 ° C), potrebno je predvidjeti prisilnu ventilaciju čija će snaga biti jednaka:

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

Sada možemo izračunati potrebne performanse puhanja. Kako bismo uzeli u obzir gubitke opterećenja uzrokovane ispušnim komponentama (rešetka za raspodjelu zraka, filtar), postavit ćemo marginu od 20%. Kao rezultat, utvrdili smo da kako bi se održala temperaturna ravnoteža ormara unutar navedenih vrijednosti, protok zraka kapaciteta:

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

Taj se protok zraka može osigurati ugradnjom nekoliko ventilatora, čiji se protok zbraja. Možete koristiti, na primjer, navijače Sunon A2179HBT-TC. Međutim, to bi također trebalo uzeti u obzir pad performansi u prisutnosti otpora protoku iz ugrađenih elemenata ormara. Uzimajući u obzir ovaj faktor, u našem će slučaju biti moguće instalirati 2 ventilatora W2E208-BA20-01 EBM-PAPST ili 4 ventilatora A2179HBT-TC tvrtke Sunon. Pri odabiru broja i mjesta ventilatora treba uzeti u obzir da njihov serijski priključak povećava statički tlak, a paralelni priključak povećava protok zraka.

Prisilno hlađenje zrakom može se ostvariti izvlačenjem zagrijanog zraka (ventilator instaliran na izlazu) iz volumena ormarića ili puhanjem hladnog zraka (ventilator na ulazu). Izbor potrebne metode najbolje je obaviti u početnoj fazi projektiranja. Svaka od ovih metoda ima svoje prednosti i nedostatke. Ubrizgavanje zraka omogućuje učinkovitije puhanje najtoplijih elemenata ako su pravilno smješteni i padnu u glavnu struju zraka. Povećana turbulencija protoka povećava ukupno odvođenje topline. Uz to, pretlak koji nastaje ispuštanjem sprečava ulazak prašine u kućište. U slučaju ispušne ventilacije, zbog smanjenog tlaka u volumenu ormarića, prašina se uvlači kroz sve proreze i otvore. Kada se ventilator nalazi na ulazu, vlastiti se resurs također povećava, jer radi u struji hladnog ulaznog zraka. Međutim, kada se ventilator nalazi na ispušnoj strani, toplina od samog rada ventilatora odmah se odvodi prema van i ne utječe na rad opreme. Uz to, zbog malog vakuuma stvorenog tijekom ispušne ventilacije, zrak se usisava ne samo kroz glavni usisni otvor, već i kroz druge pomoćne otvore. Optimalno smješten u blizini izvora topline omogućuje bolju kontrolu protoka.

Prilikom postavljanja ventilatora na ulaz, preporuča se postavljanje u donji dio kućišta. U gornji dio ormara treba postaviti rešetku za izlaz zraka kroz koju se uklanja zagrijani zrak. Rešetka za izlaz zraka mora imati potreban stupanj zaštite, koji osigurava normalan rad električne instalacije.Treba imati na umu da ugradnja ispušnog filtra iste veličine kao i ventilator smanjuje stvarne performanse ventilatora za 25-30%. Stoga izlaz filtra mora biti veći od ulaza ventilatora.

Kada instalirate ventilator na izlazu, oni se postavljaju u gornji dio ormarića. Ulazi za zrak nalaze se na dnu, a pored toga u blizini izvora najintenzivnijeg stvaranja topline, što olakšava njihovo hlađenje.

Dodajemo da izbor potrebne metode puhanja ostaje na dizajnerima, koji, uzimajući u obzir sve gore navedene čimbenike, potreban stupanj zaštite IP i karakteristike opreme, moraju odabrati najprikladniji. Važnost osiguravanja optimalne temperature u ormarima za opremu je nesporna. Dana metodologija izračuna, temeljena na metodama koje su predložili dizajneri kućišta Schnaider Electric, Rittal u skladu s IEC 60890, omogućuje neka pojednostavljenja, upotrebu empirijskih vrijednosti, ali istodobno omogućuje s dovoljnom pouzdanošću provođenje praktične proračun sustava za održavanje optimalne toplinske ravnoteže ormara s pretvaračima frekvencije i filtrima snage.

Autori: Ruslan Čerekbašev, Vitalij Hajmin

Književnost

1. Haimin V., Bahar E. Filteri i prigušnice tvrtke Skybergtech // Snažna elektronika. 2014. broj 3.

2. IEC / TR 60890 (2014) Sklopovi za niskonaponske rasklopne uređaje. Metoda provjere porasta temperature proračunom

3. Sarel katalog. Kontrola temperature u razvodnim pločama. www.schneider-electric.ru

4. Pravila za stvaranje GCC-a u skladu s GOST R IEC 61439. Tehnička knjižnica Rittal.

5. Hlađenje upravljačkih ormara i procesa. Tehnička knjižnica Rittal 2013.

6. Vikharev L. Kako raditi kako ne bi izgorio na poslu. Ili ukratko o metodama i sustavima za hlađenje poluvodičkih uređaja. Drugi dio // Energetska elektronika. 2006. broj 1.

Izračun snage koju računalo troši prema putovničkim vrijednostima potrošnje energije čvorova

Kad se pojavi pitanje „Koliko topline generira moje računalo?“, Prvo pokušavamo pronaći podatke o odvođenju topline čvorova u kućištu vašeg računala. Ali takvih podataka nema nigdje. Maksimalno što pronađemo je struja koju utroše čvorovi duž krugova napajanja 3.3; pet; 12 V. A ni tada ne uvijek.

Te vrijednosti potrošnih struja najčešće imaju vršne vrijednosti i namijenjene su odabiru napajanja kako bi se isključila njegova prekomjerna struja.

Budući da se svi uređaji unutar računala napajaju istosmjernom strujom, nema problema u određivanju vršne (točno vršne) potrošnje energije vašeg čvora. Da biste to učinili, jednostavno odredite zbroj potrošenih snaga na svakoj liniji množenjem struje i napona potrošenih duž kruga (skrećem vam pozornost, ne primjenjuju se faktori pretvorbe - istosmjerna struja.).

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

Kao što razumijete, ovo je vrlo gruba procjena, koja se u stvarnom životu gotovo nikad ne izvodi, jer svi čvorovi računala ne rade istovremeno u vršnom načinu rada. Operativni sustav radi s čvorovima računala prema određenim algoritmima. Informacije se čitaju - obrađuju - zapisuju - neki se dio prikazuju na načinima upravljanja. Te se operacije izvode na paketima podataka.

Na Internetu postoje mnoge procjene upravo vrijednosti vršne potrošnje energije uzete iz karakteristika čvorova.

Izračuni izrađeni prije 2-3 godine u načelu ne odgovaraju trenutnoj situaciji. Budući da su tijekom godina proizvođači modernizirali svoje čvorove, što je dovelo do smanjenja njihove potrošnje energije.

Najnoviji podaci prikazani su u tablici 1.

Stol 1.

Vidimo da se podaci vrlo široko raspršuju i to se određuje određenim modelom vašeg čvora. Čvorovi različitih proizvođača, posebno oni proizvedeni u različito vrijeme, imaju širok raspon potrošnje energije. U principu, možete sami napraviti izračun.

Izračun snage koju računalo troši izvodi se u nekoliko faza.

To:

1. Prikupljanje podataka o snazi ​​koju troši čvor,
2. Izračun ukupne potrošnje energije i odabir PSU,
3. Izračun ukupne potrošnje računala (uzimajući u obzir napajanje).

Sastavni dio izračuna odvođenja topline je izračun snage koju računalo troši. Iz kojeg se određuje snaga napajanja, odabire se određeni model, nakon čega se procjenjuje njegovo odvođenje topline. Stoga je pri izvođenju toplinskog proračuna potrebno prvo prikupiti podatke o snazi ​​koju troše računalni čvorovi.

Ali zasad čak ni potrošnju energije proizvođači računalnih komponenti ne daju uvijek, ponekad su vrijednost napona napajanja i trenutna potrošnja za taj napon naznačene na pločici s parametrima. Kao što je gore spomenuto, pri istosmjernoj struji, koja se koristi za napajanje računalnih čvorova, umnožak napona napajanja i struje potrošene pri određenom naponu ukazuje na potrošnju energije.

Na temelju ukupne potrošnje energije (uzimajući je kao snagu odvođenja topline), moguće je izvršiti preliminarni ili približni izračun rashladnog sustava. Ovaj će izračun radije pružiti pretjerano hlađenje vašeg računala, što u uvjetima velikog opterećenja i, sukladno tome, maksimalnog oslobađanja topline daje određenu približnost stvarnom oslobađanju topline i pružit će normalno hlađenje. No kada se računalo koristi za uobičajene (ne resursno zahtjevne) aplikacije, tako izračunat rashladni sustav očito je suvišan, a osiguravanje normalnog rada čvorova računala stvara neugodnosti korisniku zbog povećane razine buke.

Prije svega, trebali biste znati da su potrošnja energije i odvođenje topline čvorova izravno povezane.

Snaga odvođenja topline elektroničkih komponenata nije jednaka potrošnji energije, ali su međusobno povezane faktorom gubitka snage jedinice.

Postoje mnoge publikacije o tome kako izvršiti ovaj izračun, na Internetu postoje posebna mjesta za taj izračun. Ali još uvijek postoje pitanja o njegovoj provedbi.

Zašto?

I budući da je proizvođaču ne samo teško pronaći snagu odvođenja topline, već nije uvijek poznata ni snaga koju potroši čvor koji nas zanima. Možda ih se jednostavno boji navoditi zbog činjenice da njihova vrijednost tijekom rada nije nestabilna i značajno ovisi o načinu rada. Razlika može biti i do deset puta, a ponekad i više.

Čini se da ne žele zasuti korisnike "nepotrebnim" informacijama. I još nisam pronašao podatke za proizvođače.

Preporuke za odabir vrste klima uređaja

Klima uređaj u ormaru poslužitelja
Teški radni uvjeti s kontinuiranim opterećenjem nisu u stanju izdržati svaki klimatski sustav. Mora biti opremljen filterom za prašinu, odvlaživačem, zimskim kompletom. Jedna od mogućnosti zračnog hlađenja je klimatizirani ormarić za poslužitelje. Dizajn ne zahtijeva odvod kondenzata, vanjska jedinica je kompaktnih dimenzija. Unutarnja jedinica ugrađena je okomito ili vodoravno u ormar poslužitelja.

Zahtjevi za klima uređaje

Pri održavanju klime u poslužiteljskim sobama važan je nesmetan rad klima uređaja. Kvarovi i popravci ostat će telekomunikacijska oprema dugo vremena neohlađenom. Načelo rotacije i rezervacije omogućuje ispunjenje zahtjeva. U sobi je instalirano nekoliko jedinica za kontrolu klime, koje su rotacijskim uređajem povezane u jednu mrežu. Ako jedan klima uređaj ne uspije, automatski se aktivira sigurnosna kopija.

Naizmjenično uključivanje blokova omogućuje vam uravnoteženje opterećenja i osiguravanje optimalnih klimatskih parametara. U ovom načinu rada tehničar se naizmjence zaustavlja radi odmora i održavanja.

Jedinica rotacije pomaže u kontroli klimatizacije poslužiteljskih soba. Automatski izmjenjuje uključivanje radnih jedinica, ako je potrebno, povezuje sigurnosni uređaj. Druga opcija upravljanja je instalacija senzora čija se očitanja prikazuju na monitoru računala. Ne morate napustiti svoje radno mjesto da biste odredili uvjete u poslužiteljskoj sobi. Sve informacije u obliku tablica i grafikona idu na računalo. Poruke su popraćene zvučnim signalom.

Split sustavi

Dijagram uređaja stupaca klima uređaja
Za održavanje zadanih parametara u poslužiteljskim sobama koriste se podijeljeni sustavi. Kućanski ili poluindustrijski sustavi velike snage ugrađuju se u male prostorije s otpuštanjem topline do 10 kW. Po vrsti instalacije su:

• Zidni - svestrana i pristupačna opcija. Produktivnost je 2,5-5 kW, odabran je model u kojem je osigurana značajna duljina freonske linije. Preporučeni proizvođači su Daikin, Toshiba i Mitsubishi Electric.
• Kanalni uređaji postavljeni su ispod lažnog stropa, štede prostor i omogućuju učinkovitu izmjenu zraka. Pogodno za velike poslužiteljske sobe. Kanalski sustav dovodi hladni zrak izravno na nosače.
• Moćni stupci u obliku ormarića ugrađeni su na pod, ne zahtijevaju ugradnju.

Precizni klimatski sustavi

Precizni klima uređaji Server sobe profesionalna su oprema. Klimatski kompleksi imaju velike resurse kontinuiranog rada, omogućuju održavanje optimalnih parametara temperature i vlažnosti. Jedna od prednosti opreme je preciznost, klimatski pokazatelji u velikim prostorijama imaju fluktuacije ne veće od 1 ° C i 2%. U poslužiteljskim sobama ugrađuju se modeli ormara i stropova. Prvi se razlikuju po glomaznim dimenzijama, snaga im je 100 kW. Stropni sustavi su manje učinkoviti (20 kW) i ugrađuju se u prostorije u kojima nije moguće postaviti ormariće.

Vrste preciznih klimatskih uređaja

Klimatski kompleksi mogu biti monoblok i odvojeni prema vrsti split sustava. Sustav se hladi na razne načine: isparavanjem freona, vodenog ili zračnog kruga. Popularni proizvođači: UNIFLAIR, plava kutija.

Plusevi instalacija:

• nesmetan rad;
• velika snaga opreme;
• precizna kontrola klimatskih komponenata;
• širok raspon radnih temperatura;
• kompatibilnost s kontrolom otpreme.

Protiv preciznih sustava:

• visoka cijena;
• bučni monoblok dizajn.

Sustav hladnjaka s hladnjakom

Klima uređaj koristi vodu ili smjesu etilen glikola kao medij za grijanje. Princip rada sličan je instalacijama s freonom.Rashladnik hladi tekućinu koja cirkulira u izmjenjivaču topline ventilatora, a zrak koji prolazi kroz radijator snižava temperaturu.

• visoke performanse;
• svestranost;
• siguran i pristupačan rad.