Изчисляване на климатичните системи за жилищни и обществени сгради (страница 1)

Онлайн калкулатор за изчисляване на охлаждащата мощност

За да изберете самостоятелно мощността на домашен климатик, използвайте опростения метод за изчисляване на площта на хладилната стая, внедрен в калкулатора. Нюансите на онлайн програмата и въведените параметри са описани по-долу в инструкциите.

Забележка. Програмата е подходяща за изчисляване на производителността на битови чилъри и сплит системи, инсталирани в малки офиси. Климатизацията на помещенията в индустриални сгради е по-сложна задача, решена с помощта на специализирани софтуерни системи или метода на изчисление на SNiP.

Получаване на топлина от оборудването

Топлинните печалби от оборудването и електрическите двигатели пряко зависят от тяхната мощност и се определят от израза:

Q = N * (1-ефективност * k3),

или Q = 1000 * N * k1 * k2 * k3 * kt

където N е мощността на оборудването, kWk1, k2, k3 са коефициентите на натоварване (0,9 - 0,4), търсенето (0,9 - 0,7) и едновременната работа (1 - 0,3),

kt - коефициент на топлопреминаване в помещението 0,1 - 0,95

Тези коефициенти не са еднакви за различното оборудване и са взети от различни справочници. На практика всички коефициенти и ефективност на устройствата са посочени в техническото задание. При индустриалната вентилация може да има повече топлинни печалби от оборудването, отколкото от каквото и да било друго.

Зависимост на ефективността на електродвигателя от неговата мощност:

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 Що се отнася до битовата вентилация, препоръчително е да се вземат мощността и дебитът на въздуха от паспортите на оборудването, но се случва, че няма данни и ако индустрията не може да направи без технолози, тогава тук е позволено да се вземат приблизителни стойности за топлинни печалби от оборудване, които могат да бъдат намерени във всички видове справочници и ръководства, например:

• Разсейване на топлината на компютри 300-400 W
• кафе машини 300 W
• лазерни принтери 400w
• електрическа кана 900-1500 W
• копирна машина 500-600 W
• фритюрници 2750-4050 W
• сървъри 500-100 W
• тостер 1100-1250 W
• Телевизор 150 W
• скара 13 500 W / m2 повърхност
• хладилник 150 W
• електрически печки 900-1500 W / m2 повърхност

Когато в кухнята има аспиратор, аспирацията от печката се намалява с 1,4.

Инструкции за използване на програмата

Сега ще обясним стъпка по стъпка как да изчислим мощността на климатика на представения калкулатор:

1. В първите 2 полета въведете стойностите за площта на помещението в квадратни метри и височината на тавана.
2. Изберете степента на осветеност (излагане на слънце) през отворите на прозорците. Проникващата в помещението слънчева светлина допълнително загрява въздуха - този фактор трябва да се вземе предвид.
3. В следващото падащо меню изберете броя наематели, които остават в стаята за дълго време.
4. В останалите раздели изберете броя на телевизорите и персоналните компютри в зоната на климатика. По време на работа тези домакински уреди също генерират топлина и подлежат на отчитане.
5. Ако в стаята е монтиран хладилник, въведете стойността на електрическата мощност на битовия уред в предпоследното поле. Характеристиката е лесна за научаване от ръководството за употреба на продукта.
6. Последният раздел ви позволява да вземете предвид подавания въздух, влизащ в зоната за охлаждане поради вентилация. Според нормативните документи препоръчителната кратност за жилищни помещения е 1-1,5.

За справка. Обменният курс показва колко пъти през един час въздухът в стаята се обновява напълно.

Нека да обясним някои от нюансите на правилното попълване на полетата и избора на раздели. Когато посочвате броя на компютрите и телевизорите, помислете за едновременната им работа.Например, един наемател рядко използва и двата уреда едновременно.

Съответно, за да се определи необходимата мощност на сплит системата, се избира единица домакински уреди, която консумира повече енергия - компютър. Разсейването на топлината на телевизионния приемник не се взема предвид.

Калкулаторът съдържа следните стойности за пренос на топлина от домакински уреди:

• Телевизор - 0,2 kW;
• персонален компютър - 0,3 kW;
• Тъй като хладилникът преобразува около 30% от консумираната електроенергия в топлина, програмата включва 1/3 от въведената цифра в изчисленията.

Компресорът и радиаторът на конвенционален хладилник отдават топлина на околния въздух.

Съвети. Разсейването на топлината на вашето оборудване може да се различава от посочените стойности. Пример: консумацията на игрален компютър с мощен видео процесор достига 500-600 W, лаптоп - 50-150 W. Познавайки числата в програмата, лесно е да намерите необходимите стойности: за игрален компютър изберете 2 стандартни компютъра, вместо лаптоп, вземете 1 телевизионен приемник.

Калкулаторът ви позволява да изключите топлинната печалба от подавания въздух, но изборът на този раздел не е съвсем правилен. Във всеки случай въздушните потоци циркулират през жилището, донасяйки топлина от други помещения, като кухнята. По-добре е да играете на сигурно място и да ги включвате в изчисляването на климатика, така че неговата производителност да е достатъчна, за да създаде комфортна температура.

Основният резултат от изчисляването на мощността се измерва в киловати, вторичният резултат е в британските термични единици (BTU). Съотношението е както следва: 1 kW ≈ 3412 BTU или 3.412 kBTU. Как да изберем сплит-система въз основа на получените цифри, прочетете нататък.

Типично изчисление на мощността на климатика

Типично изчисление ви позволява да намерите капацитета на климатик за малка стая: отделна стая в апартамент или вила, офис с площ до 50 - 70 кв. м и други помещения, разположени в капитални сгради. Изчисляване на охлаждащия капацитет Въпрос:

(в киловати) се произвежда по следния метод:

Q = Q1 + Q2 + Q3

Мощността на климатика трябва да е в границите Qrange

от
–5%
преди
+15%
капацитет на проектиране
Въпрос:
.

Пример за типично изчисление на мощността на климатик

Нека изчислим капацитета на климатика за хол с площ 26 кв. м с височина на тавана 2,75 м, в която живее един човек, а също така разполага с компютър, телевизор и малък хладилник с максимална консумация на енергия от 165 вата. Помещението е разположено от слънчевата страна. Компютърът и телевизорът не работят едновременно, тъй като се използват от едно и също лице.

• Първо, ние определяме топлинните печалби от прозореца, стените, пода и тавана. Коефициент q

  изберете равен
  40
  , тъй като стаята е разположена от слънчевата страна:

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

  .

• Печалбите от един човек в спокойно състояние ще бъдат 0,1 kW
  .
  Q2 = 0,1 kW
• След това ще открием топлинни печалби от домакински уреди. Тъй като компютърът и телевизорът не работят едновременно, при изчисленията трябва да се вземе предвид само едно от тези устройства, а именно това, което генерира повече топлина. Това е компютър, разсейването на топлината от който е 0,3 kW
  ... Хладилникът генерира около 30% от максималната консумация на енергия под формата на топлина, т.е.
  0,165 kW * 30% / 100% ≈ 0,05 kW
  .
  Q3 = 0,3 kW + 0,05 kW = 0,35 kW
• Сега можем да определим прогнозния капацитет на климатика: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 kW + 0,1 kW + 0,35 kW = 3,31 kW
• Препоръчителен обхват на мощността Qrange
  (от
  -5%
  преди
  +15%
  капацитет на проектиране
  Въпрос:
  ):
  3,14 kW обхват

Остава да изберем модел с подходяща мощност. Повечето производители произвеждат сплит системи с капацитет, близък до стандартния диапазон: 2,0

kW;
2,6
kW;
3,5
kW;
5,3
kW;
7,0
кВт. От тази гама избираме модел с капацитет
3,5
кВт.

BTU

(
BTU
) - Британски термичен блок (British Thermal Unit). 1000 BTU / час = 293 W.
BTU / час
.

Метод на изчисление и формули

От страна на скрупулозен потребител е напълно логично да не се доверявате на числата, получени в онлайн калкулатор. За да проверите резултата от изчисляването на мощността на агрегата, използвайте опростения метод, предложен от производителите на хладилно оборудване.

И така, необходимата производителност на студа на битов климатик се изчислява по формулата:

Обяснение на наименованията:

• Qtp е топлинният поток, влизащ в стаята от улицата през строителни конструкции (стени, подове и тавани), kW;
• Ql - разсейване на топлината от наемателите на апартаменти, kW;
• Qbp ​​- топлинна мощност от домакински уреди, kW.

Лесно е да разберете топлопредаването на битови електрически уреди - погледнете в паспорта на продукта и намерете характеристиките на консумираната електрическа енергия. Почти цялата консумирана енергия се превръща в топлина.

Важен момент. Изключение от правилото са хладилните агрегати и агрегатите, работещи в режим старт / стоп. В рамките на 1 час компресорът на хладилника ще освободи в помещението количество топлина, равна на 1/3 от максималната консумация, посочена в инструкциите за експлоатация.

Компресорът на домашен хладилник преобразува почти цялата консумирана електроенергия в топлина, но работи в режим на прекъсвания
Топлинната енергия от хората се определя от нормативни документи:

• 100 W / h от човек в покой;
• 130 W / h - по време на ходене или извършване на лека работа;
• 200 W / h - при тежки физически натоварвания.

За изчисления се взема първата стойност - 0,1 kW. Остава да се определи количеството топлина, което прониква отвън през стените по формулата:

• S - квадратът на охлажданото помещение, m²;
• h е височината на тавана, m;
• q е специфичната топлинна характеристика, отнасяща се до обема на помещението, W / m³.

Формулата ви позволява да извършите обобщено изчисление на топлинните потоци през външните огради на частна къща или апартамент, използвайки специфичната характеристика q. Стойностите му се приемат, както следва:

1. Помещението е разположено от сенчестата страна на сградата, площта на прозорците не надвишава 2 m², q = 30 W / m³.
2. При средна осветеност и площ на остъкляване се взема специфична характеристика от 35 W / m³.
3. Помещението е разположено на слънчевата страна или има много полупрозрачни конструкции, q = 40 W / m³.

След като определите печалбата на топлина от всички източници, добавете числата, получени с помощта на първата формула. Сравнете резултатите от ръчното изчисление с тези на онлайн калкулатора.

Голямата площ на остъкляване предполага увеличаване на хладилния капацитет на климатика

Когато е необходимо да се вземе предвид подадената топлина от вентилационния въздух, охлаждащият капацитет на блока се увеличава с 15-30%, в зависимост от обменния курс. Когато актуализирате въздушната среда 1 път на час, умножете резултата от изчислението по коефициент 1,16-1,2.

Методология за изчисляване на климатичната система

Всеки може самостоятелно да изчисли необходимата мощност на климатика, използвайки проста формула. На първо място, трябва да разберете какви ще бъдат топлинните потоци в стаята. За да се изчислят, обемът на помещението трябва да се умножи по коефициента на топлопреминаване. Стойността на този коефициент е в диапазона от 35 до 40 W и зависи от ориентацията на отворите на прозорците. След това е необходимо да се определи какъв вид топлинна енергия се излъчва от домакинските уреди и енергията на хората, които постоянно ще бъдат в стаята. Всички тези стойности на топлинните печалби са обобщени. Увеличаваме намерения брой с 15-20% и получаваме необходимия капацитет за охлаждане на климатичната система.

Свързани статии и материали:

Проектиране на климатични системиСплит климатик: как да го изберем?Автоматизация на климатичните системи

Пример за стая от 20 кв. м

Ще покажем изчислението на капацитета за климатизация на малък апартамент - студио с площ 20 м² с височина на тавана 2,7 м. Останалите първоначални данни:

• осветеност - средна;
• брой жители - 2;
• плазмен телевизор панел - 1 бр .;
• компютър - 1 бр .;
• консумация на електроенергия в хладилника - 200 W;
• честотата на обмен на въздух, без да се отчита периодично работещата аспиратор - 1.

Топлинните емисии от жителите са 2 x 0,1 = 0,2 kW, от домакинските уреди, като се има предвид едновременността - 0,3 + 0,2 = 0,5 kW, от страната на хладилника - 200 x 30% = 60 W = 0,06 kW. Помещение със средна осветеност, специфична характеристика q = 35 W / m³. Ние разглеждаме потока топлина от стените:

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

Окончателното изчисляване на капацитета на климатика изглежда така:

Q = 1,89 + 0,2 + 0,56 = 2,65 kW, плюс консумация на охлаждане за вентилация 2,65 x 1,16 = 3,08 kW.

Движението на въздушни течения около къщата по време на процеса на вентилация

Важно! Не бъркайте общата вентилация с домашната. Въздушният поток, който влиза през отворени прозорци, е твърде голям и се променя от поривите на вятъра. Охладителят не трябва и не може нормално да кондиционира помещение, където неконтролираният обем външен въздух тече свободно.

Получаване на топлина от слънчевата радиация

Определянето на топлинната печалба от слънчевата радиация е по-сложно и не по-малко важно. Същото ръководство ще ви помогне с това, но ако за хората се използва най-простата формула, е много по-трудно да се изчислят печалбите от слънчевата топлина. Топлинните печалби за изолиране се разделят на топлинен поток през прозорци и през заграждащи конструкции. За да ги намерите, трябва да знаете ориентацията на сградата зад кардиналните точки, размера на прозореца, дизайна на ограждащите елементи и всички други данни, които трябва да бъдат заместени в израза. Изчисляването на топлинната мощност от слънчевата радиация през прозореца се извършва чрез израза:

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

tnar - средната дневна температура на външния въздух, вземаме температурата през юли от SNiP 2.01.01-82

θ е коефициент, показващ промени в температурата на външния въздух,

AMC - най-високата дневна амплитуда на температурата на външния въздух през юли, вземаме от SNiP 2.01.01-82

tp - температура на въздуха в сградата, вземаме съгласно SNiP 2.04.05-91

AOC, ROC - площ, а намалената устойчивост на топлопредаване на стъклопакета е взета от SNiP II-3-79

Всички данни се вземат от приложението в зависимост от географската ширина.

Придобиването на слънчева топлина през обвивката на сградата се изчислява, както следва:

Изхождайки от личен опит, съветвам ви да направите таблица за изчисляване на топлинните печалби от слънчевата радиация в Excel или друга програма, това значително ще опрости и ускори вашите изчисления. Винаги се опитвайте да изчислите печалбата от слънчевата топлина, използвайки този метод. Тъжната практика показва, че клиентите, които посочват ориентацията на помещенията си към основните точки, са по-скоро изключение, отколкото правило (Следователно, хитри дизайнери използват този измамен лист: Входът на топлина от слънцето за затъмнената страна е 30 W / m3, с нормално осветление 35 W / m3, за слънчевата страна 40 W / m апартаменти и малки офиси. Съветвам ви да направите всичко възможно, за да извлечете възможно най-много данни и да направите същото коректно изчисляване на топлинната мощност от слънчевата радиация.

Избор на климатик по мощност

Сплит системите и охлаждащите модули от други видове се произвеждат под формата на моделни линии с продукти със стандартно изпълнение - 2,1, 2,6, 3,5 kW и т.н.Някои производители посочват мощността на моделите в хиляди британски термични единици (kBTU) - 07, 09, 12, 18 и др. Съответствието на климатичните агрегати, изразено в киловати и BTU, е показано в таблицата.

Справка. От обозначенията в kBTU отидоха популярните имена на охлаждащи агрегати от различни студени, "девет" и други.

Знаейки необходимата производителност в киловати и имперски единици, изберете сплит система в съответствие с препоръките:

1. Оптималната мощност на битовия климатик е от порядъка на -5 ... + 15% от изчислената стойност.
2. По-добре е да се даде малък марж и да се закръгли резултатът, получен в посока на увеличение - до най-близкия продукт от моделната гама.
3. Ако изчисленият капацитет на охлаждане надвишава капацитета на стандартния охладител със стотна от киловат, не трябва да закръглявате.

Пример. Резултатът от изчисленията е 2,13 kW, първият модел от серията развива охлаждаща мощност от 2,1 kW, а вторият - 2,6 kW. Избираме вариант No1 - климатик с мощност 2,1 kW, който съответства на 7 kBTU.

Пример втори. В предишния раздел изчислихме производителността на модула за студио - 3,08 kW и паднахме между модификациите 2,6-3,5 kW. Избираме сплит-система с по-висок капацитет (3,5 kW или 12 kBTU), тъй като връщането към по-ниска няма да бъде в рамките на 5%.

За справка. Моля, имайте предвид, че консумацията на енергия на всеки климатик е три пъти по-малка от капацитета му за охлаждане. Устройството от 3,5 kW ще „изтегли“ около 1200 W електроенергия от мрежата в максимален режим. Причината се крие в принципа на работа на хладилната машина - "сплит" не генерира студ, а пренася топлината на улицата.

По-голямата част от климатичните системи могат да работят в 2 режима - охлаждане и отопление през студения сезон. Освен това топлинната мощност е по-висока, тъй като двигателят на компресора, който консумира електроенергия, допълнително загрява фреоновата верига. Разликата в мощността в режим на охлаждане и отопление е показана в таблицата по-горе.

Номинална и оптимална мощност на климатика

приблизителни стойности на различни излишъци от топлина
Номиналната мощност се разбира като средната производителност на климатика за работа в студа. Но във всеки отделен случай е необходимо да се изчисли оптималната мощност, която в идеалния случай трябва да съвпада възможно най-много с първата.

Номиналните стойности се избират от производителите за всеки тип охлаждащо устройство:

• Блоковете за прозорци обикновено имат следните стандартни позиции: 5, 7, 9, 12, 18, 24;
• Разделенията на стени съответстват на моделната гама в тази версия: 7, 9, 12, 18, 24. Понякога някои марки произвеждат нестандартни модели със следните номинални стойности: 8, 10, 13, 28, 30;
• Касетите са в този ред: 18, 24, 28, 36, 48, 60. По поръчка ред: 34, 43, 50, 54;
• Разделянето на каналите започва с диапазон на капацитета от 12 модела и понякога завършва с 200;
• Конзолните инсталации имат следното разнообразие: 18, 24, 28, 36, 48, 60. В нестандартна версия: 28, 34, 43, 50, 54;
• Колоните започват от 30 и стигат до 100 или повече.

Този списък не е случаен. Той вече е взел предвид избора на климатик и неговия капацитет според площта на помещението и височината на таваните и от притока на топлина от домакински съоръжения, електрическо осветление, хора, покриви със стени, отворени прозорци и вентилация.

Изчисляване на топлинния баланс

Напоследък се наблюдава устойчива тенденция към увеличаване на използването на честотни преобразуватели в промишлени предприятия, в областта на енергетиката, петролната и газовата промишленост, комуналните услуги и др. Това се дължи на факта, че честотното регулиране на електрическото задвижване ви позволява значително да спестите електроенергия и други производствени ресурси, осигурява автоматизация на технологичните процеси и повишава надеждността на системата като цяло. Честотните преобразуватели се използват както при нови проекти, така и при модернизацията на производството.Широка гама от възможности и различни опции за системи за управление ви позволяват да изберете решение за почти всяка задача.

Въпреки това, с всички очевидни предимства на честотните преобразуватели, те имат характеристики, които, без да намаляват техните достойнства, въпреки това изискват допълнително използване на специални устройства. Тези устройства са входни и изходни филтри и дросели.

Фиг. 1. Използването на входни и изходни филтри във вериги с честотен преобразувател.

Електрическите задвижвания са добре известен източник на смущения. Входните филтри са проектирани да сведат до минимум улавянето и смущения както от електронното оборудване, така и от него, което ви позволява да отговаряте на изискванията за електромагнитна съвместимост. Задачата за намаляване на ефекта на хармоничните изкривявания върху електрическата мрежа, възникващи по време на работа на честотните преобразуватели, се решава чрез инсталиране на линейни дросели пред честотните преобразуватели и постояннотокови дросели. Слинеен дросел на входа на честотния преобразувател също така намалява влиянието на фазовия дисбаланс на захранващото напрежение

Изходните филтри се използват за защита на изолацията, намаляване на акустичния шум на двигателя и високочестотни електромагнитни смущения в кабела на двигателя, носещи токове и напрежения на вала, като по този начин удължават живота на двигателя и периодите на поддръжка. Изходните филтри включват dU / dt филтри и синусоидални филтри.

Трябва да се отбележи, че синусоидалните филтри могат да се използват с честота на превключване, по-висока от номиналната стойност, но те не могат да се използват, ако честотата на превключване е повече от 20% по-ниска от номиналната стойност. DU / dt филтрите могат да се използват с честота на превключване под номиналната стойност, но те трябва да се избягват с честота на превключване по-висока от номиналната стойност, тъй като това ще доведе до прегряване на филтъра.

Поради факта, че филтрите / дроселите трябва да бъдат разположени възможно най-близо до честотния преобразувател, те обикновено се поставят заедно с него в същия силов шкаф, където се намират и останалите превключващи и управляващи елементи.

Фиг. 2. Шкаф с честотен преобразувател, филтри и комутационни устройства.

Трябва да се разбере, че мощните захранващи филтри и дросели генерират значително количество топлина по време на работа (както сърцевината, така и намотката се нагряват). В зависимост от вида на филтъра, загубите могат да достигнат няколко процента от мощността на товара. Например, трифазен дросел SKY3TLT100-0.3, произведен от чешката компания Skybergtech, има спад на напрежението от 4% в мрежа от 380 волта, което при работен ток от 100А създава мощност на загуба от 210 W. Мощността на електродвигателя при този ток ще бъде приблизително 55 kW, т.е. абсолютната загуба на мощност на дросела ще бъде малка, по-малка от 0,5%. Но тъй като тази загуба на енергия се освобождава в затворен шкаф, трябва да се вземат специални мерки за отстраняване на топлината.

Количеството генерирана топлина по правило е пропорционално на мощността, но също така зависи от конструктивните характеристики на намотаващия елемент. Синусоидалните филтри ще генерират повече топлина, отколкото например dU / dt филтрите, тъй като те имат по-големи дросели и кондензатори, за да осигурят по-ефективно изглаждане и високочестотно потискане. Активното съпротивление на намотката носи значителни загуби. Често, за да спестят пари, производителите използват тел за навиване с по-малък участък, понякога направен не от мед, а от алуминий. Термограмата (фиг. 3) показва 2 синусови филтъра със същата мощност, но от различни производители. И двата филтъра имат еднакви загуби на мощност, но ясно се вижда, че намотките на филтъра отляво се загряват повече, а филтърът отдясно има сърцевина. Естествено, при равни други условия, филтърът отдясно ще продължи по-дълго от филтъра отляво.прегряването на намотката има много по-голям ефект върху издръжливостта на филтъра поради увеличаване на токовете на утечка поради появата на микропукнатини в изолацията на намотките.

Фиг. 3 Термограма на синусоидални филтри от различни производители.

Трябва също така да се отбележи, че използването на различни основни материали също влияе силно върху загубата на мощност, т.е. разсейването на топлината. Това е особено вярно при наличие на високочестотни смущения във веригата. Така чешкият производител Skybergtech произвежда два вида филтри със същите параметри SKY3FSM110-400E и SKY3FSM110-400EL-Rev.A. Във втория модел на филтъра се използва сърцевина от по-добър материал, поради което загубата на мощност се намалява с около 10%. Трябва да се отбележи, че цената на филтър с най-добри топлинни параметри е почти 80% по-висока от цената на аналог. Затова при избора на филтър трябва да се обърне внимание и на икономическия фактор.

Значителното нагряване на силови филтри при номинална мощност може да бъде в рамките на допустимите отклонения на производителя, но въпреки това, заедно с генерирането на топлина, честотните преобразуватели (FC) трябва да се вземат предвид при изчисляването на топлинния баланс на силовия шкаф. Съвременните инвертори имат ефективност от 97-98% и като правило са основният източник на топлинна енергия в шкафа, но не и единственият. В допълнение към инвертора, топлината се излъчва от филтъра за шумопотискане, входящия дросел, двигателния дросел или синусовия филтър, контактори и дори двигателя на охлаждащия вентилатор. По този начин не е достатъчно да се разчита само на разсейването на топлината на самия инвертор при изчисляването на необходимия поток на издухване.

Неспазването на температурния режим може да доведе до неприятни, а понякога и много сериозни последици - от намаляване на експлоатационния живот на оборудването до пожара му. Следователно поддържането на оптималната температура в шкафовете за оборудване е от първостепенно значение. Има много начини за решаване на този проблем: използване на шкаф с различен обем, използване на принудителен въздушен поток, специални топлообменници (включително използване на течно охлаждане) и климатици. В тази статия ще се съсредоточим върху характеристиките на изчисляването на класическото принудително въздушно охлаждане.

Производителите на мощностни шкафове имат специални термични изчисления (например ProClima от SchneiderElectric или софтуер RittalPower Engineering от RittalTherm). Те позволяват да се вземе предвид разсейването на топлината на всички елементи на шкафа, включително прекъсвачи, контактори и др. Взема се предвид конструкцията на шкафа, неговите размери и разположение спрямо останалите шкафове.

Тези програми са създадени за изчисляване на топлинните условия на конкретни шкафове на даден производител. вземат предвид техните конструктивни особености, материал и др. Независимо от това, използвайки тези програми, е напълно възможно да се направи приблизително изчисление за произволен кабинет, ако знаете определени начални параметри.

В този случай е необходимо да се вземат предвид както източниците на топлина (загуби на мощност на оборудването), така и площта на обвивката (повърхността на шкафа). Данните за загубите на мощност за всички вградени устройства, размерите на комутационния шкаф, трябва да бъдат известни. Също така е необходимо да зададете стойностите на минималната / максималната температура извън шкафа, влажността и надморската височина (това ще е необходимо, за да се определи необходимата скорост на въздушния поток). Относителната влажност се използва за определяне на точката на оросяване, температурата под която започва да се образува конденз. Необходимо е да се ръководите от него при определяне на минимално допустимата температура в шкафа (фиг. 4).

Фиг. 4 Таблица за определяне на точката на оросяване

Целта на изчислението е да се определи необходимостта от принудителен въздушен поток / охлаждане / отопление, при което вътрешната температура, изчислена от загубата на мощност, ще бъде в рамките на максимално / минимално допустимите работни температури за устройства в шкафа.

Изчисляването на топлинния баланс на силовия шкаф с честотни преобразуватели се състои от няколко етапа.На първия етап е необходимо да се изчисли ефективната повърхностна повърхност на топлопреминаване Se. Повърхността на шкафа е в контакт с околната среда, чиято температура е различна от температурата вътре в шкафа. Ефективната площ на топлообмен Se зависи от геометричните размери и разположението на шкафа, коефициентът за всеки повърхностен елемент е избран от таблицата (фиг. 5), в съответствие със стандарта IEC 60890.

Фигура 5: Таблица за избор на коефициента b за определяне на ефективната площ на черупката

Общата ефективна площ на черупката е:

Se =С(S0 x b)

На втория етап се изчислява мощността на топлинните загуби, генерирани от оборудването вътре в шкафа. Топлинната мощност на шкафа се определя като сбор от загубите на мощност на отделните елементи, монтирани в шкафа.

Q = Q1 + Q2 + Q3….

Топлинните загуби на отделно инсталирано оборудване могат да бъдат определени чрез техните електрически характеристики. За оборудване и проводници с частично натоварване загубата на мощност може да бъде определена по следната формула:

Q = Qn x (Ib / In) 2, където

Q - загуби на активна мощност;

Qn - загуба на номинална мощност (при In);

Ib е действителната стойност на тока;

Номинален ток.

Освен това, като се вземат предвид известните стойности на околната температура (Temin, Temax), можете да намерите максималната и минималната температура вътре в шкафа:

Ti max (° C) = Q / (K x Se) + Te max

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

K е константа, която отчита материала на черупката. За някои общи материали, използвани за производството на шкафове, той ще има следните стойности:

K = 12 W / m2 / ° C за алуминиева обвивка

K = 5,5 W / m2 / ° C за боядисана метална обвивка;

K = 3,7 W / m2 / ° C за обвивка от неръждаема стомана;

K = 3,5 W / m2 / ° C за полиестерна обвивка.

Нека определим необходимите температурни стойности вътре в шкафа като Tsmin и Tsmax.

След това вземаме решение за избора на необходимата система за поддържане на микроклимата:

1) Ако максималната изчислена стойност на температурата надвишава зададената (Timax> Tsmax), тогава е необходимо да се осигури система за принудителна вентилация, топлообменник или климатик; мощността на системата може да се определи от израза:

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

Оттук нататък може да се изчисли необходимия въздушен поток:

V (m3 / h) = f x Охлаждане / (Ts max - Te max), където

f - корекционен коефициент (фактор f = Сp х ρ, произведение на специфична топлина и плътност на въздуха на морското равнище). За различни височини над морското равнище коефициентът f има следните стойности:

от 0 до 100 m f = 3.1

от 100 до 250 m f = 3,2

от 250 до 500 m f = 3.3

от 500 до 350 m f = 3.4

от 750 до 1000 m f = 3,5

2) Ако максималната изчислена стойност на температурата е по-малка от зададения максимум (Timax

3) Ако минималната изчислена стойност на температурата е по-ниска от зададената (Ti min

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

4) Ако минималната изчислена стойност на температурата е по-висока от зададената (Ti min> Ts min), тогава не се изисква система за контрол на микроклимата.

При изчисляване на въздушния поток, генериран от вентилатора, трябва да се вземат предвид загубите на натоварване, причинени от изпускателните компоненти (решетка и филтър за разпределение на въздуха, наличие или липса на вентилационна решетка).

При проектирането трябва да се осигури равномерно разпределение на загубите на мощност в заграждението (шкафа) и разположението на вграденото оборудване не трябва да възпрепятства циркулацията на въздуха. Неспазването на тези правила ще изисква по-сложни термични изчисления, за да се елиминира вероятността от локално прегряване и байпасния ефект. Аксесоарите трябва да бъдат оразмерени така, че ефективният ток на схемите за СЪБИРАНЕ да не надвишава 80% от номиналния ток In на устройствата.

Нека разгледаме изчисляването на топлинния баланс, като използваме конкретен пример.

Първоначални данни: Разполагаме с шкаф, изработен от боядисана ламарина с височина 2м, широчина 1м и дълбочина 0,6м, стоящ в ред. Шкафът съдържа 2 честотни преобразувателя, два мрежови филтъра и два изходни синусоидни филтъра, както и превключващи елементи, но поради ниското им разсейване на мощност спрямо определеното оборудване, можем да ги пренебрегнем. Околната стайна температура може да варира от -10 до + 32 ° C. Относителна влажност 70%. Максимално допустима температура вътре в шкафа + 40 ° C. За да се избегне кондензация, минималната допустима температура в шкафа трябва да бъде поне точката на оросяване, т.е.в нашия случай 26 ° C (фиг. 4)

Изчисление:

В съответствие с таблицата (фиг. 5), общата ефективна площ на черупката ще бъде равна на:

Se =СS0 x b = 1.4 (1x0.6) +0.5 (2x0.6) +0.5 (2x0.6) +0.9 (2x1) +0.9 (2x1) = 5.64 m2

Въз основа на известната разсейвана мощност на отделните елементи на оборудването намираме общата му стойност. За честотен преобразувател, чиято ефективност е 97-98%, ние вземаме 3% от обявената номинална мощност за разсейване на мощността. Тъй като конструкцията отчита, че максималното натоварване не трябва да надвишава 80% от номиналната стойност, тогава коефициентът 0,8 е приложим за корекция на общата топлинна мощност:

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

Освен това, като се вземат предвид известните стойности на околната температура (Te min, Te max), намираме максималните и минимални температури в шкафа без охлаждане:

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

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

Тъй като максималната изчислена стойност на температурата е значително по-висока от предварително зададената стойност (148,05 ° C> 40 ° C), е необходимо да се осигури принудителна вентилация, чиято мощност ще бъде равна на:

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

Сега можем да изчислим необходимата производителност на издухване. За да се вземат предвид загубите на натоварване, причинени от изпускателните компоненти (решетка за разпределение на въздуха, филтър), се приема резерв от 20%. В резултат откриваме, че за да се поддържа температурният баланс на шкафа в рамките на посочените стойности, въздушен поток с капацитет от:

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

Този въздушен поток може да бъде осигурен чрез инсталиране на няколко вентилатора, въздушният поток от които се сумира. Можете да използвате например вентилатори Sunon A2179HBT-TC. Това обаче трябва да вземе предвид и спада в производителността при наличие на съпротивление на потока от монтираните елементи на шкафа. Вземайки предвид този фактор, в нашия случай ще бъде възможно да инсталирате 2 вентилатора W2E208-BA20-01 EBM-PAPST или 4 вентилатора A2179HBT-TC от Sunon. При избора на броя и местоположението на вентилаторите трябва да се има предвид, че тяхната последователна връзка увеличава статичното налягане, а паралелната връзка увеличава въздушния поток.

Принудително въздушно охлаждане може да се осъществи чрез изтегляне на нагрят въздух (вентилатор, монтиран на изхода) от обема на шкафа или чрез издухване на студен въздух (вентилатор на входа). Изборът на необходимия метод е най-добре да се направи в началния етап на проектиране. Всеки от тези методи има своите плюсове и минуси. Въздушното впръскване позволява по-ефективно издухване на най-горещите елементи, ако те са правилно разположени и попаднат в основния въздушен поток. Повишената турбулентност на потока увеличава общото разсейване на топлината. Освен това свръхналягането, генерирано от изпускането, предотвратява навлизането на прах в корпуса. В случай на изпускателна вентилация, поради намаленото налягане в обема на шкафа, прахът се вкарва през всички прорези и отвори. Когато вентилаторът е разположен на входа, неговият собствен ресурс също се увеличава, тъй като той работи в поток от студен въздух на входа. Когато обаче вентилаторът е поставен от страната на отработените газове, топлината от работата на самия вентилатор веднага се разсейва навън и не влияе върху работата на оборудването. Освен това, поради малкия вакуум, създаден по време на изпускателната вентилация, въздухът се засмуква не само през основния отвор за всмукване, но и през други спомагателни отвори. Оптимално разположена близо до източници на топлина осигурява по-добър контрол на потока.

Когато инсталирате вентилатори на входа, препоръчително е да ги поставите в долната част на заграждението. В горната част на шкафа трябва да се постави решетка за изпускане на въздух, през която се отстранява загрятият въздух. Решетката за изпускане на въздух трябва да има необходимата степен на защита, която осигурява нормалната работа на електрическата инсталация.Трябва да се има предвид, че инсталирането на изпускателен филтър със същия размер като вентилатора намалява действителната производителност на вентилатора с 25-30%. Следователно изходът на филтъра трябва да е по-голям от входа на вентилатора.

Когато инсталирате вентилатор на изхода, те се поставят в горната част на шкафа. Входовете за въздух са разположени отдолу и освен това в близост до източниците на най-интензивно генериране на топлина, което улеснява охлаждането им.

Добавяме, че изборът на необходимия метод на продухване остава на дизайнерите, които, като вземат предвид всички горепосочени фактори, необходимата степен на IP защита и характеристиките на оборудването, трябва да изберат най-подходящия. Важността на осигуряването на оптимална температура в шкафовете за оборудване е безспорна. Дадената методология за изчисление, базирана на методите, предложени от разработчиците на шкафовете Schnaider Electric, Rittal в съответствие с IEC 60890, позволява някои опростявания, използването на емпирични стойности, но в същото време позволява с достатъчна надеждност да се извърши практически изчисляване на системата за поддържане на оптимален топлинен баланс на силовите шкафове с честотни преобразуватели и силови филтри.

Автори: Руслан Черекбашев, Виталий Хаймин

Литература

1. Хаймин В., Бахар Е. Филтри и дросели на компанията Skybergtech // Силова електроника. 2014. No3.

2. IEC / TR 60890 (2014) Сглобки за разпределителни уреди с ниско напрежение. Метод за проверка на повишаване на температурата чрез изчисление

3. Каталог на Sarel. Контрол на температурата в разпределителните табла. www.schneider-electric.ru

4. Правила за създаване на GCC в съответствие с GOST R IEC 61439. Техническа библиотека Rittal.

5. Охлаждане на контролните шкафове и процеси. Техническа библиотека Rittal 2013.

6. Вихарев Л. Как да работим, за да не изгорим на работа. Или накратко за методите и системите за охлаждане на полупроводникови устройства. Част втора // Силова електроника. 2006. No1.

Изчисляване на консумацията на енергия от компютъра, според паспортните стойности на консумацията на енергия на възлите

Когато възникне въпросът „Колко топлина генерира компютърът ми?“, Първо се опитваме да намерим данни за разсейването на топлината на възлите, които са в корпуса на вашия компютър. Но такива данни няма никъде. Максимумът, който намираме, е токът, консумиран от възлите по веригите на захранването 3.3; пет; 12 V. И дори тогава не винаги.

Тези стойности на консумационни токове най-често имат пикови стойности и са по-скоро предназначени за избор на захранване, за да се изключи свръхтокът му.

Тъй като всички устройства в компютъра се захранват от постоянен ток, няма проблем при определянето на пиковата (точно пикова) консумация на енергия от вашия възел. За да направите това, просто определете сумата от мощностите, консумирани на всяка линия, като умножите тока и напрежението, консумирани по веригата (обръщам внимание, не се прилагат коефициенти на преобразуване - постоянен ток.).

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

Както разбирате, това е много груба оценка, която в реалния живот почти никога не се извършва, тъй като всички възли на компютъра не работят едновременно в пиков режим. Операционната система работи с компютърни възли според определени алгоритми. Информацията се чете - обработва - записва - част от нея се показва на средствата за контрол. Тези операции се извършват върху пакети данни.

В Интернет има много оценки за стойностите на пиковата консумация на енергия, взети от характеристиките на възлите.

Изчисленията, направени преди 2-3 години, по принцип не отговарят на сегашната ситуация. Тъй като през годините производителите са модернизирали своите възли, което е довело до намаляване на консумацията им на енергия.

Последните данни са показани в таблица 1.

Маса 1.

Виждаме, че данните имат много голямо разсейване, което се определя от конкретния модел на вашия възел. Възлите на различни производители, особено тези, произведени по различно време, имат широк спектър на консумация на енергия. По принцип можете да направите изчислението сами.

Изчисляването на консумираната от компютъра мощност се извършва на няколко етапа.

То:

1. Събиране на информация за консумираната от възела мощност,
2. Изчисляване на общата консумация на енергия и избор на PSU,
3. Изчисляване на общото потребление на компютъра (като се вземе предвид захранването).

Неразделна част от изчислението на разсейването на топлината е изчисляването на консумираната от компютъра мощност. От който се определя мощността на захранването, се избира конкретен модел, след което се оценява неговото разсейване на топлината. Следователно, когато се извършва термично изчисление, е необходимо първо да се съберат данни за консумираната мощност от компютърните възли.

Но досега дори консумацията на енергия не винаги се дава от производителите на компютърни компоненти, понякога стойността на захранващото напрежение и текущата консумация на това напрежение са посочени на табелката с параметри. Както бе споменато по-горе, при постоянен ток, който се използва за захранване на компютърните възли, произведението на захранващото напрежение и тока, консумиран при дадено напрежение, показва консумацията на енергия.

Въз основа на общата консумация на енергия (приемайки я като мощност за отделяне на топлина), можете да извършите предварително или приблизително изчисление на охладителната система. Това изчисление по-скоро ще осигури прекомерно охлаждане на вашия компютър, което в условия на голямо натоварване и съответно максимално отделяне на топлина дава известна приблизителност на реалното отделяне на топлина и ще осигури нормално охлаждане. Но когато компютърът се използва за обикновени (не ресурсоемки) приложения, охлаждащата система, изчислена по този начин, е очевидно излишна и осигуряването на нормалното функциониране на компютърните възли създава неудобство за потребителя поради повишеното ниво на шум.

На първо място, трябва да знаете, че консумацията на енергия и разсейването на топлината на възлите са пряко свързани.

Мощността на разсейване на топлината на електронните компоненти не е равна на консумираната мощност, но те са свързани помежду си чрез фактора на загуба на мощност на устройството.

Има много публикации за това как да извършите това изчисление, в Интернет има специални сайтове за това изчисление. Но все пак има въпроси относно прилагането му.

Защо?

И тъй като не само мощността на разсейване на топлината е трудно да се намери от производителя, но дори мощността, консумирана от интересуващия ни възел, не винаги е известна. Може би те просто се страхуват да ги цитират поради факта, че стойността им не е нестабилна по време на работа и зависи значително от режима на работа. Разликата може да бъде до десет пъти, а понякога и повече.

Изглежда, че не искат да затрупват потребителите с „ненужна“ информация. И все още не съм намерил данни за производители.

Препоръки за избор на тип климатик

Климатик за сървърния шкаф
Трудните работни условия при непрекъснато натоварване не могат да издържат на всяка климатична система. Той трябва да бъде оборудван с филтър за прах, влагоуловител, зимен комплект. Една от опциите за въздушно охлаждане е климатизиран сървърен шкаф. Дизайнът не изисква дренаж на кондензат, външното тяло е с компактни размери. Вътрешното тяло е инсталирано вертикално или хоризонтално в сървърния шкаф.

Изисквания към климатиците

При поддържане на климата в сървърните помещения е важна безпроблемната работа на климатиците. Повреда и ремонти ще оставят телекомуникационното оборудване за дълго време неохладено. Принципът на ротация и резервация позволява да се спази изискването. В стаята са инсталирани няколко блока за контрол на климата, свързани в една мрежа чрез въртящо се устройство. В случай на неизправност на един климатик, резервната опция се активира автоматично.

Редуващото се включване на блоковете ви позволява да балансирате товара и да осигурите оптимални климатични параметри. В този режим техникът спира последователно за почивка и поддръжка.

Устройството за въртене помага да се контролира климатизацията на сървърните стаи. Той автоматично редува включването на работещи устройства, ако е необходимо, свързва резервно устройство. Втората опция за управление е инсталирането на сензори, показанията на които се показват на монитора на компютъра. Не е нужно да напускате работното си място, за да определите условията в сървърната стая. Цялата информация под формата на таблици и графики отива на компютъра. Съобщенията се придружават от звуков сигнал.

Сплит системи

Схема на устройството на колона климатик
За поддържане на посочените параметри в сървърните помещения се използват сплит системи. Домакински или полуиндустриални системи с висока мощност се инсталират в малки помещения с отделяне на топлина до 10 kW. По вида на инсталацията те са:

• Монтиран на стена - универсален и достъпен вариант. Производителността е 2,5-5 kW, избран е модел, в който е осигурена значителна дължина на фреоновата линия. Препоръчаните производители са Daikin, Toshiba и Mitsubishi Electric.
• Канал - устройствата се поставят под фалшив таван, спестяват място и осигуряват ефективен въздушен обмен. Подходящ за големи сървърни помещения. Каналният климатик подава студен въздух директно към стелажите.
• Колона - мощни системи под формата на шкафове са инсталирани на пода, не изискват монтаж.

Прецизни климатични системи

Прецизните климатици Server room са професионално оборудване. Климатичните комплекси имат висок ресурс на непрекъсната работа, позволяват поддържане на оптимални параметри на температурата и влажността. Едно от предимствата на оборудването е точността, климатичните показатели в големи помещения имат колебания не повече от 1 ° C и 2%. В сървърните помещения се инсталират модели на шкафове и тавани. Първите се отличават с обемистите си размери, мощността им е 100 kW. Таванните системи са по-малко ефективни (20 kW) и се инсталират в помещения, където не е възможно да се поставят климатици за шкафове.

Видове прецизни климатични устройства

Климатичните комплекси могат да бъдат моноблокови и отделни според вида на сплит системите. Системата се охлажда по различни начини: чрез изпаряване на фреон, вода или въздушен кръг. Популярни производители: UNIFLAIR, Синя кутия.

Плюсове на инсталациите:

• непрекъсната работа;
• голяма мощност на оборудването;
• прецизен контрол на климатичните компоненти;
• широк диапазон на работните температури;
• съвместимост с диспечерски контрол.

Недостатъци на прецизните системи:

• висока цена;
• шумен моноблок дизайн.

Чилър вентилаторна система

Климатичната система използва вода или смес от етилен гликол като нагревателна среда. Принципът на действие е подобен на инсталациите с фреон.Чилърът охлажда течността, циркулираща в топлообменника на вентилаторната бобина, а въздухът, преминаващ през радиатора, понижава температурата.

• висока производителност;
• гъвкавост;
• безопасна и достъпна работа.