Výpočet výkonu klimatizace

O výpočtu výkonu klimatizace

Výpočet výkonu klimatizace určuje potřebný chladicí výkon pro místnost podle jejích rozměrů, venkovních stěn, tepelné izolace, prosklení, oslunění, teplot, podmínek pod střechou, počtu osob a tepla uvolňovaného domácími spotřebiči. Výsledek se počítá v kW a BTU/h, takže online kalkulačka kW (BTU/h) na m² pomáhá odhadnout potřebný výkon klimatizace a vybrat split systém s dostatečným chladicím výkonem.

Výpočet začíná měrným chladicím výkonem podle podlahové plochy a následně používá postupné korekce podle skutečných podmínek v místnosti. Proto mohou dvě místnosti se stejnou plochou vyžadovat rozdílný výkon klimatizace.

Orientační hodnoty a doporučení

Podlahová plocha, objem místnosti a základní chladicí výkon

Podlahová plocha. Nejprve se z délky místnosti L a šířky W, zadaných v metrech, vypočítá podlahová plocha A v m².

A = L × W

Objem místnosti. Objem místnosti V v m³ se získá vynásobením podlahové plochy výškou stropu H.

V = A × H

Základní chladicí výkon. Pro předběžný výpočet výkonu domácích klimatizací se za běžných podmínek často používá orientační hodnota 100 W na 1 m² podlahové plochy. Kalkulačka používá tuto hodnotu jako výchozí bod.

Qarea = 100 × A

Například místnost s podlahovou plochou 20 m² má výchozí chladicí výkon 2000 W neboli 2,0 kW. Tato hodnota se následně upravuje pomocí všech dalších korekčních faktorů.

Korekce podle výšky stropu

Referenční výška stropu. Jako výchozí hodnota se používá výška stropu 2,4 m. Pokud je strop vyšší nebo nižší, základní chladicí výkon se mění úměrně objemu místnosti.

Qheight = Qarea × H / 2.4

Při výšce 2,4 m je faktor roven 1,00. Například při výšce stropu 3,0 m se výchozí výkon násobí poměrem 3,0 / 2,4 = 1,25, což znamená zvýšení o 25%.

Korekce podle venkovní a vnitřní teploty

Teplotní rozdíl. Kalkulačka nejprve určí kladný rozdíl mezi venkovní teplotou t_out a požadovanou vnitřní teplotou t_in. Pokud je venkovní teplota nižší než zvolená vnitřní teplota, použije se pro tuto korekci hodnota 0°C.

ΔT = max(0, tout - tin)

Teplotní faktor. Jako referenční podmínka se používá teplotní rozdíl 8°C. Za každý 1°C odchylky se faktor mění o 2,5%.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

Aby nebyla teplotní korekce příliš vysoká, je faktor omezen rozsahem od 0,85 do 1,20. Proto se při ΔT 2°C nebo méně používá faktor 0,85, při ΔT = 8°C je faktor 1,00 a při ΔT 16°C nebo více se použije maximální hodnota 1,20.

Referenční chladicí výkon. Po zohlednění výšky stropu a teploty vznikne referenční hodnota, vůči které se počítají všechny následující korekce.

Qref = Qarea × H / 2.4 × kT

Venkovní stěny a tepelná izolace

Podíl venkovních stěn. U obdélníkové místnosti kalkulačka určí celkovou délku vybraných venkovních stran. Tato délka se vynásobí výškou stropu a výsledná plocha venkovních stěn se porovná s celkovou plochou všech čtyř stěn místnosti.

fwall = Aexternal / Aall walls

Plocha vybraných venkovních stěn se počítá z celé geometrické plochy stěn. Okenní otvory se neodečítají, protože vliv prosklení se zohledňuje samostatně.

Korekce podle podílu venkovních stěn. Jako referenční případ se používá místnost, u které tvoří venkovní stěny přibližně 50% celkové plochy stěn. Za každých 50 procentních bodů odchylky od této hodnoty se chladicí výkon změní o 10% referenčního výkonu.

Qexposure = Qref × 0.20 × (fwall - 0.50)

Například pokud jsou všechny čtyři stěny venkovní a jejich podíl je 100%, činí korekce +10%. Pokud místnost nemá žádné venkovní stěny, korekce činí -10%.

Tepelná izolace venkovních stěn. Podle zvolené úrovně izolace se použije další faktor:

• slabá izolace nebo starší budova: +0,08;
• střední izolace: 0;
• dobrá izolace nebo moderní budova: -0,08.

Vliv izolace roste s podílem venkovních stěn. Při podílu venkovních stěn 50% se použije celý uvedený faktor, při 100% je jeho vliv dvojnásobný. Násobitel této korekce je omezen maximální hodnotou 2.

Qins = Qref × kins × min(fwall / 0.50, 2)

Celková korekce venkovních stěn. Výsledná korekce stěn kombinuje vliv plochy venkovních stěn a jejich tepelné izolace.

Qwalls = Qexposure + Qins

Plocha prosklení

Poměr plochy oken k podlahové ploše. Plocha oken A_win se porovnává s podlahovou plochou. Jako referenční hodnota se používá plocha prosklení odpovídající 15% podlahové plochy.

rwin = Awin / A

Při ploše oken odpovídající 15% podlahové plochy je korekce prosklení nulová. Menší plocha oken vypočtený chladicí výkon snižuje, větší plocha jej zvyšuje.

kwin = 0.08 × (rwin - 0.15) / 0.15

Faktor je omezen rozsahem od -0,08 do +0,12. Bez venkovního prosklení tedy činí korekce -8%, při podílu prosklení 15% je 0%, při 30% je +8% a přibližně od 37,5% výše dosahuje maximální hodnoty +12%.

Qwin = Qref × kwin

Oslunění

Solární korekce. Vliv slunečního záření se počítá odděleně od plochy prosklení, ale upravuje se podle plochy oken vzhledem k referenčnímu podílu prosklení 15%.

• málo slunce nebo stín po většinu dne: faktor -0,05;
• střední oslunění: faktor 0;
• silné přímé sluneční záření, zejména z jihu nebo západu: faktor +0,10.

ksun,total = ksun × min(rwin / 0.15, 2)

Konečná solární korekce je omezena rozsahem od -10% do +20% referenčního chladicího výkonu. Při prosklení odpovídajícím 15% podlahové plochy dává zastínění -5%, střední oslunění 0% a silné přímé slunce +10%. Při prosklení 30% nebo více činí odpovídající mezní hodnoty -10%, 0% a +20%.

Qsun = Qref × ksun,total

Střecha a půda

Tepelný zisk shora. Pokud se nad počítanou místností nachází další místnost, nepoužívá se žádná dodatečná korekce. Pro místnosti přímo pod půdou nebo střechou se používají následující hodnoty:

• dobře izolovaná půda nebo střecha: +5%;
• střední izolace půdy nebo střechy: +10%;
• špatně izolovaná střecha nebo horká půda: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Osoby a domácí spotřebiče

Osoby. Základní výpočet zahrnuje běžné využití místnosti nejvýše dvěma osobami. Od třetí osoby se za každého dalšího člověka připočítává 180 W.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Domácí spotřebiče. Elektrický příkon spotřebičů, které pracují současně s klimatizací, se přímo přičítá k chladicí zátěži. Například spotřebiče s celkovým provozním příkonem 300 W zvýší potřebný chladicí výkon rovněž o 300 W.

Qequipment = Pequipment

Celkový chladicí výkon

Součet korekcí. Konečný chladicí výkon se získá z referenčního výkonu po přičtení všech kladných a záporných korekcí.

Qtotal = Qref + Qwalls + Qwin + Qsun + Qroof + Qpeople + Qequipment

Konečná hodnota nemůže být nižší než 0 W. Kalkulačka také určuje měrné zatížení ve W/m² a objemové zatížení ve W/m³.

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Převod na BTU/h a výběr velikosti klimatizace

Převod jednotek. Vypočtený chladicí výkon ve wattech se převádí na BTU/h podle vztahu 1 W ≈ 3,412 BTU/h.

QBTU = Qtotal × 3.412

Výběr velikosti klimatizace. Kalkulačka vybere nejmenší výkon, který není nižší než vypočtená potřeba, z řady 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 a 60000 BTU/h. Pokud výpočet překročí 60000 BTU/h, hodnota se zaokrouhlí nahoru na další 1000 BTU/h.

Výkonová rezerva. Procentní hodnota ukazuje, o kolik zvolený jmenovitý výkon převyšuje vypočtenou potřebu chlazení.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Odkaz na evropské normy

EN 14511 „Klimatizátory vzduchu, jednotky pro chlazení kapalin a tepelná čerpadla pro vytápění a chlazení prostorů a procesní chladiče s elektricky poháněnými kompresory“. Tato norma stanovuje podmínky a metody pro určování a zkoušení jmenovitého chladicího výkonu klimatizačních zařízení. Při výběru konkrétního modelu je proto nutné porovnávat vypočtenou hodnotu s chladicím výkonem deklarovaným výrobcem, nikoli s elektrickým příkonem klimatizace.

EN 16798-1 „Energetická náročnost budov. Větrání budov. Část 1: Vstupní parametry vnitřního prostředí pro navrhování a posuzování energetické náročnosti budov“. Tato norma uvádí evropské přístupy k parametrům vnitřního prostředí, včetně tepelných podmínek v budovách. Orientační hodnota 100 W/m² a procentní korekce používané touto kalkulačkou jsou výpočetní předpoklady algoritmu a nejsou koeficienty přímo stanovenými těmito normami.

FAQs

Proč se výkon klimatizace nepočítá pouze podle plochy místnosti?

Stejná podlahová plocha nemusí znamenat stejnou chladicí zátěž. Vysoký strop, venkovní stěny, velká plocha prosklení, přímé slunce, horká střecha, osoby a zapnuté spotřebiče mohou potřebný výkon klimatizace výrazně zvýšit. Proto se orientační hodnota 100 W/m² používá pouze jako výchozí základ pro další korekce.

Proč je důležité vybrat skutečné venkovní stěny?

U obdélníkové místnosti mají dlouhé a krátké stěny rozdílnou plochu. Kalkulačka používá skutečnou celkovou délku vybraných venkovních stran, takže jedna dlouhá venkovní stěna ovlivní výsledek jinak než jedna krátká. U čtvercové místnosti mají všechny strany stejnou délku, takže výběr konkrétní strany výsledek nemění.

Jak se společně zohledňuje prosklení a oslunění?

Nejprve se plocha oken porovná s podlahovou plochou a vytvoří samostatnou korekci prosklení. Poté se podle stejné plochy oken vypočítá solární korekce: čím větší je prosklení, tím silnější je vliv přímého slunce nebo zastínění. Při středním oslunění je solární korekce nulová.

Proč první dvě osoby nezvyšují potřebný výkon klimatizace?

Základní orientační hodnota 100 W/m² předpokládá běžné obytné využití místnosti včetně přítomnosti jedné nebo dvou osob. Dodatečný tepelný zisk se přičítá od třetí osoby, a to 180 W za každého člověka nad dvě osoby.

Proč je zvolený výkon klimatizace vyšší než vypočtený chladicí výkon?

Klimatizace se vyrábějí ve standardních jmenovitých výkonových řadách, takže přesná shoda s vypočtenou hodnotou je neobvyklá. Kalkulačka vybere nejbližší velikost, která není nižší než požadovaný chladicí výkon, a rozdíl zobrazí jako výkonovou rezervu. Pokud například výsledek leží mezi 9000 a 12000 BTU/h, vybere se velikost 12000 BTU/h.