Calcolo potenza condizionatore

Metodo di calcolo della potenza del condizionatore

Questo strumento per il calcolo potenza condizionatore determina la capacità frigorifera necessaria per una stanza in base alle sue dimensioni, alle pareti esterne, all'isolamento termico, alle superfici vetrate, all'esposizione solare, alle temperature, alle condizioni del tetto, al numero di persone e al calore prodotto dagli elettrodomestici. Il risultato viene calcolato in kW e BTU/h e consente quindi di calcolare i kW (BTU/h) necessari per mq e scegliere un sistema di climatizzazione split con una capacità frigorifera adeguata.

Il calcolo parte da una potenza frigorifera specifica basata sulla superficie del pavimento e applica poi correzioni successive in funzione delle condizioni reali della stanza. Di conseguenza, due stanze con la stessa superficie possono richiedere potenze del condizionatore diverse.

Valori di riferimento e raccomandazioni

Superficie, volume della stanza e potenza frigorifera di base

Superficie del pavimento. Per prima cosa si calcola la superficie A in m² a partire dalla lunghezza della stanza L e dalla larghezza W, inserite in metri.

A = L × W

Volume della stanza. Il volume V in m³ si ottiene moltiplicando la superficie del pavimento per l'altezza del soffitto H.

V = A × H

Potenza frigorifera di base. Per un dimensionamento preliminare dei condizionatori residenziali si utilizza spesso, in condizioni normali, un valore indicativo di 100 W per ogni 1 m² di superficie. Il calcolatore utilizza questo valore come punto di partenza.

Qarea = 100 × A

Ad esempio, una stanza con una superficie di 20 m² ha una potenza frigorifera iniziale di 2000 W, cioè 2,0 kW. Questo valore viene poi corretto mediante tutti i fattori successivi.

Correzione per l'altezza del soffitto

Altezza di riferimento. Come valore di riferimento viene utilizzata un'altezza del soffitto di 2,4 m. Se il soffitto è più alto o più basso, la potenza frigorifera di base cambia in proporzione al volume della stanza.

Qheight = Qarea × H / 2.4

Con un'altezza di 2,4 m il fattore è pari a 1,00. Ad esempio, con un soffitto alto 3,0 m, la potenza iniziale viene moltiplicata per 3,0 / 2,4 = 1,25, cioè aumenta del 25%.

Correzione per temperatura esterna e interna

Differenza di temperatura. Il calcolatore determina prima la differenza positiva tra la temperatura esterna t_out e la temperatura interna desiderata t_in. Se la temperatura esterna è inferiore alla temperatura interna impostata, per questa correzione viene utilizzato il valore 0°C.

ΔT = max(0, tout - tin)

Fattore di temperatura. Come condizione di riferimento viene utilizzata una differenza di temperatura di 8°C. Per ogni variazione di 1°C, il fattore cambia del 2,5%.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

Per evitare che la correzione legata alla temperatura diventi eccessiva, il fattore è limitato all'intervallo da 0,85 a 1,20. Pertanto, quando ΔT è pari o inferiore a 2°C si utilizza il fattore 0,85; con ΔT = 8°C il fattore è 1,00; e con ΔT pari o superiore a 16°C viene applicato il valore massimo di 1,20.

Potenza frigorifera di riferimento. Dopo aver applicato le correzioni per altezza del soffitto e temperatura, si ottiene un valore di riferimento. Tutte le correzioni successive vengono calcolate rispetto a questo valore.

Qref = Qarea × H / 2.4 × kT

Pareti esterne e isolamento termico

Quota di pareti esterne. Per una stanza rettangolare, il calcolatore determina la lunghezza totale dei lati esterni selezionati. Questa lunghezza viene moltiplicata per l'altezza del soffitto e la superficie risultante delle pareti esterne viene confrontata con la superficie totale delle quattro pareti della stanza.

fwall = Aexternal / Aall walls

La superficie delle pareti esterne selezionate viene calcolata sulla base della loro superficie geometrica completa. Le aperture delle finestre non vengono sottratte, perché le superfici vetrate vengono considerate separatamente.

Correzione per esposizione delle pareti esterne. Come caso di riferimento si considera una stanza in cui circa il 50% della superficie totale delle pareti è esterno. Per ogni variazione di 50 punti percentuali rispetto a questo valore, la potenza frigorifera cambia del 10% della potenza di riferimento.

Qexposure = Qref × 0.20 × (fwall - 0.50)

Ad esempio, se tutte e quattro le pareti sono esterne e la loro quota è del 100%, la correzione è pari a +10%. Se non vi sono pareti esterne, la correzione è pari a -10%.

Isolamento delle pareti esterne. In base al livello di isolamento selezionato viene applicato un fattore aggiuntivo:

• isolamento scarso o edificio vecchio: +0,08;
• isolamento medio: 0;
• buon isolamento o edificio moderno: -0,08.

L'effetto dell'isolamento aumenta con la quota di pareti esterne. Con una quota del 50%, il fattore indicato viene applicato per intero; con il 100%, il suo effetto raddoppia. Il moltiplicatore di questa correzione è limitato a un valore massimo di 2.

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

Correzione totale delle pareti esterne. La correzione finale delle pareti combina l'effetto della superficie delle pareti esterne e del loro isolamento termico.

Qwalls = Qexposure + Qins

Superficie vetrata

Rapporto tra superficie delle finestre e superficie del pavimento. La superficie delle finestre A_win viene confrontata con la superficie del pavimento. Come valore di riferimento si utilizza una superficie vetrata pari al 15% della superficie del pavimento.

rwin = Awin / A

Quando la superficie delle finestre è pari al 15% della superficie del pavimento, la correzione per le superfici vetrate è zero. Una superficie vetrata minore riduce la potenza frigorifera calcolata, mentre una superficie maggiore la aumenta.

kwin = 0.08 × (rwin - 0.15) / 0.15

Il fattore è limitato all'intervallo da -0,08 a +0,12. Pertanto, in assenza di vetrate esterne la correzione è -8%; con una quota di vetratura del 15% è 0%; con il 30% è +8%; e da circa il 37,5% in poi raggiunge il valore massimo di +12%.

Qwin = Qref × kwin

Esposizione solare

Correzione solare. L'effetto della radiazione solare viene calcolato separatamente dalla superficie vetrata, ma viene modulato in base alla superficie delle finestre rispetto alla quota di riferimento del 15%.

• poco sole o ombra per la maggior parte della giornata: fattore -0,05;
• esposizione solare moderata: fattore 0;
• forte irraggiamento solare diretto, soprattutto da sud o da ovest: fattore +0,10.

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

La correzione solare finale è limitata all'intervallo da -10% a +20% della potenza frigorifera di riferimento. Con una superficie vetrata pari al 15% della superficie del pavimento, l'ombra produce -5%, un'esposizione moderata 0% e una forte esposizione diretta +10%. Con una vetratura del 30% o superiore, i corrispondenti valori limite diventano -10%, 0% e +20%.

Qsun = Qref × ksun,total

Tetto e sottotetto

Apporto termico dall'alto. Se sopra la stanza calcolata si trova un altro ambiente, non viene applicata alcuna correzione aggiuntiva. Per le stanze direttamente sotto un sottotetto o un tetto vengono utilizzati i seguenti valori:

• sottotetto o tetto ben isolato: +5%;
• isolamento medio del sottotetto o del tetto: +10%;
• tetto scarsamente isolato o sottotetto molto caldo: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Persone ed elettrodomestici

Persone. Il calcolo di base comprende un'occupazione normale fino a due persone. A partire dalla terza persona, vengono aggiunti 180 W per ogni occupante aggiuntivo.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Elettrodomestici. La potenza elettrica degli apparecchi che funzionano contemporaneamente al condizionatore viene aggiunta direttamente al carico frigorifero. Ad esempio, elettrodomestici con una potenza complessiva in esercizio di 300 W aumentano la potenza frigorifera necessaria dello stesso valore, cioè di 300 W.

Qequipment = Pequipment

Potenza frigorifera totale

Somma delle correzioni. La potenza frigorifera finale si ottiene dalla potenza di riferimento dopo aver sommato tutte le correzioni positive e negative.

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

Il valore finale non può essere inferiore a 0 W. Il calcolatore determina inoltre il carico specifico in W/m² e il carico volumetrico in W/m³.

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Conversione in BTU/h e scelta della taglia del condizionatore

Conversione delle unità. La potenza frigorifera calcolata in watt viene convertita in BTU/h secondo il rapporto 1 W ≈ 3,412 BTU/h.

QBTU = Qtotal × 3.412

Scelta della taglia del condizionatore. Il calcolatore seleziona la potenza più piccola che non sia inferiore al fabbisogno calcolato tra i valori 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 e 60000 BTU/h. Se il risultato supera 60000 BTU/h, il valore viene arrotondato verso l'alto al successivo multiplo di 1000 BTU/h.

Riserva di potenza. La percentuale indica di quanto la potenza nominale selezionata supera il fabbisogno frigorifero calcolato.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Riferimento alle norme europee

EN 14511 «Condizionatori d'aria, refrigeratori di liquido e pompe di calore per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti e refrigeratori di processo con compressori azionati elettricamente». Questa norma stabilisce le condizioni e i metodi per determinare e verificare la potenza frigorifera nominale degli apparecchi di climatizzazione. Quando si sceglie un modello specifico, il valore calcolato deve quindi essere confrontato con la potenza frigorifera dichiarata dal produttore e non con la potenza elettrica assorbita dal condizionatore.

EN 16798-1 «Prestazione energetica degli edifici. Ventilazione per gli edifici. Parte 1: Parametri di ingresso dell'ambiente interno per la progettazione e la valutazione della prestazione energetica degli edifici». Questa norma definisce approcci europei ai parametri dell'ambiente interno, comprese le condizioni termiche negli edifici. Il valore indicativo di 100 W/m² e le correzioni percentuali utilizzate da questo calcolatore sono ipotesi di calcolo dell'algoritmo e non coefficienti direttamente specificati da queste norme.

FAQs

Perché la potenza del condizionatore non viene calcolata solo in base alla superficie della stanza?

La stessa superficie non significa necessariamente lo stesso carico frigorifero. Un soffitto alto, pareti esterne, grandi superfici vetrate, forte irraggiamento solare diretto, un tetto caldo, le persone e gli elettrodomestici in funzione possono aumentare sensibilmente la potenza necessaria del condizionatore. Per questo il valore indicativo di 100 W/m² viene utilizzato solo come base iniziale per le correzioni successive.

Perché è importante selezionare le pareti esterne effettive?

In una stanza rettangolare, le pareti lunghe e quelle corte hanno superfici diverse. Il calcolatore utilizza la lunghezza totale reale dei lati esterni selezionati, quindi una parete esterna lunga influisce sul risultato in modo diverso rispetto a una corta. In una stanza quadrata, tutti i lati hanno la stessa lunghezza, quindi la scelta di un lato specifico non modifica il risultato.

Come vengono considerate insieme la superficie vetrata e l'esposizione solare?

Per prima cosa, la superficie delle finestre viene confrontata con la superficie del pavimento e genera una correzione separata per la vetratura. Successivamente, la correzione solare viene calcolata utilizzando la stessa superficie delle finestre: maggiore è la superficie vetrata, più forte è l'effetto del sole diretto o dell'ombra. Con un'esposizione solare moderata, la correzione solare è pari a zero.

Perché le prime due persone non aumentano la potenza richiesta del condizionatore?

Il valore di base di 100 W/m² presuppone un normale utilizzo residenziale della stanza, compresa la presenza di una o due persone. L'apporto termico aggiuntivo viene conteggiato a partire dalla terza persona, con 180 W per ogni occupante oltre le prime due persone.

Perché la taglia del condizionatore selezionata è superiore alla potenza frigorifera calcolata?

I condizionatori sono disponibili in taglie nominali standard, quindi una corrispondenza esatta con il valore calcolato è poco comune. Il calcolatore seleziona la taglia più vicina che non sia inferiore alla potenza frigorifera richiesta e mostra la differenza come riserva di potenza. Ad esempio, se il risultato è compreso tra 9000 e 12000 BTU/h, viene selezionata la taglia da 12000 BTU/h.