Klimaanlegg effektkalkulator

Om beregning av effekt for klimaanlegg

Kalkulatoren for klimaanleggseffekt beregner kjøleeffekten som trengs for å kjøle et rom og varmeeffekten som trengs for å varme det opp. Beregningen tar hensyn til rommets mål, yttervegger, isolasjon, vinduer, temperaturforhold og andre faktorer som påvirker varmebelastningen.

For kjøling brukes en arealbasert beregning med trinnvise justeringer etter forholdene i rommet. For oppvarming beregnes varmetap gjennom bygningskroppen og luftutskifting. Resultatene oppgis i kW og BTU/h og gjør det mulig å anslå nødvendig effekt for klimaanlegg eller split-system.

Veiledende verdier og anbefalinger

Romgeometri og yttervegger

Romareal. Gulvarealet A i m² beregnes fra lengden L og bredden B i meter. Når arealet multipliseres med takhøyden H, får vi romvolumet V i m³.

A = L × B

V = A × H

Yttervegger. Bare vegger som grenser mot uteluften, tas med. Den samlede lengden P_ext bestemmes av hvilke sider av det rektangulære rommet som er valgt. Med fire yttervegger brukes hele omkretsen.

Pext = 2 × (L + B)

Bruttoarealet av ytterveggene før fratrekk for åpninger beregnes ved å multiplisere den samlede lengden med romhøyden.

Aext = Pext × H

Hvis rommet ikke har yttervegger, settes arealet til null. Da bidrar heller ikke vinduer eller ytterdør til varmebelastningen. For et kvadratisk rom er alle sidene like lange, og antallet yttervegger er tilstrekkelig.

Kjøling: grunnleggende effekt og takhøyde

Grunnleggende kjøleeffekt. Ved foreløpig dimensjonering av klimaanlegg i boliger brukes ofte en tommelfingerregel på 100 W per 1 m² gulvareal. Dette er startverdien som deretter justeres etter faktiske forhold.

Qbase = 100 × A

Et rom på 20 m² får for eksempel en grunneffekt på 2000 W, eller 2 kW.

Høydejustering. Referansehøyden for taket er 2,4 m. Ved andre høyder endres grunneffekten proporsjonalt med forholdet mellom faktisk høyde og referansehøyde.

Qheight = Qbase × H / 2.4

Ved 3 m takhøyde er faktoren 1,25, slik at grunneffekten øker med 25 %. Dette er en forenklet måte å ta hensyn til romvolumet på.

Kjøling: temperaturjustering

Temperaturforskjell. Ønsket innetemperatur trekkes fra utetemperaturen. Hvis uteluften er kjøligere enn inneluften, brukes en forskjell på 0 °C for denne justeringen.

ΔT = max(0, Tout - Tin)

Temperaturfaktor. Referanseforskjellen er 8 °C, der faktoren er 1,00. For hver grads avvik endres beregnet effekt med 2,5 %.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

Faktoren begrenses til intervallet 0,85 til 1,20. Ved en forskjell på 2 °C eller mindre brukes 0,85, ved 8 °C brukes 1,00 og ved 16 °C eller mer brukes 1,20.

Etter justering for høyde og temperatur får man en referansekjøleeffekt som de øvrige korreksjonene beregnes ut fra.

Qref = Qbase × H / 2.4 × kT

Kjøling: yttervegger og isolasjon

Andel yttervegger. Arealet av ytterveggene sammenlignes med samlet areal av alle fire romveggene. Andelen f viser hvor stor del av den vertikale bygningskroppen som grenser mot uteluften.

f = Aext / (2 × (L + B) × H)

Referansetilfellet har 50 % yttervegger. Eksponeringsjusteringen utgjør 20 % av referanseeffekten per hel enhet endring i andelen. Ved 100 % yttervegger øker effekten for eksempel med 10 %, mens den reduseres med 10 % uten yttervegger.

Qexposure = Qref × 0.20 × (f - 0.50)

Veggisolasjon. En ekstra faktor avhenger av isolasjonskvaliteten til ytterveggene:

• Dårlig isolasjon eller eldre bygning: +0,08.
• Middels isolasjon: 0.
• God isolasjon eller moderne bygning: -0,08.

Justeringen skaleres etter andelen yttervegger. Ved 50 % brukes hele faktoren, ved 100 % dobles virkningen. Multiplikatoren er begrenset til 2.

Qins = Qref × kins × min(f / 0.50, 2)

Samlet justering for ytterveggene er summen av virkningen fra eksponering og isolasjon.

Qwalls = Qexposure + Qins

Kjøling: vindusflater og solbelastning

Vindusandel. Vindusarealet sammenlignes med gulvarealet. Referanseandelen er 15 %, og da er den separate vindusjusteringen null.

r = Awin / A

kwin = 0.08 × (r - 0.15) / 0.15

Faktoren begrenses til -0,08 til +0,12. Uten vinduer er justeringen -8 %, ved 15 % vindusareal er den null og ved 30 % er den +8 %. Ved en andel på 37,5 % eller mer brukes maksimal justering på +12 %.

Qwin = Qref × kwin

Solinnstråling. En ekstra justering tar hensyn til hvor mye sollys som treffer vinduene:

• Lite sol eller skygge mesteparten av dagen: -0,05.
• Moderat sollys deler av dagen: 0.
• Sterk direkte sol, særlig fra sør eller vest: +0,10.

Solfaktoren multipliseres med forholdet mellom faktisk vindusandel og referanseverdien på 15 %. Multiplikatoren begrenses til 2, og den endelige soljusteringen til -10 % til +20 % av referanseeffekten.

ksolar = ksun × min(r / 0.15, 2)

Qsolar = Qref × ksolar

Hvis rommet ikke har yttervegger eller vinduer, er soljusteringen null. Negative faktorer innebærer en lavere beregnet belastning enn i referanseforholdene, ikke at sollyset fysisk kjøler rommet.

Kjøling: tak og interne varmetilskudd

Tak og loft. For rom rett under taket brukes en ekstra justering avhengig av isolasjonen i den øvre konstruksjonen:

• Et annet rom over: 0 %.
• Godt isolert tak eller loft: +5 %.
• Middels isolasjon i tak eller loft: +10 %.
• Dårlig isolert tak eller varmt loft: +15 %.

Qroof = Qref × kroof

Varmetilskudd fra personer. Grunnmodellen forutsetter vanlig opphold av inntil to personer. Fra og med tredje person legges 180 W til for hver ekstra person. Ved null, én eller to personer er justeringen null.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Husholdningsapparater. Elektrisk effekt fra apparater som brukes samtidig, legges direkte til varmebelastningen i watt. Apparater med et samlet forbruk på 300 W øker for eksempel beregnet kjølebehov med 300 W. Det forutsettes at nesten all den oppgitte elektriske energien omdannes til varme inne i rommet.

Qequipment = Pequipment

Kjøling: samlet effekt og valg av klimaanlegg

Samlet kjøleeffekt. Alle positive og negative justeringer legges til referanseeffekten. Resultatet kan ikke være mindre enn null.

Qcool = max(0, Qref + Qwalls + Qwin + Qsolar + Qroof + Qpeople + Qequipment)

Omregning til BTU/h. Beregnet effekt i watt multipliseres med 3,41214. For å få kilowatt deles wattverdien på 1000.

QBTU = Qcool × 3.41214

QkW = Qcool / 1000

Valg av effektklasse. Den minste verdien som ikke er lavere enn beregnet behov, velges fra den nominelle serien 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 og 60000 BTU/h. Over 60000 BTU/h rundes verdien opp til neste 1000 BTU/h.

Reserveprosenten beregnes som forholdet mellom valgt effektklasse og beregnet behov.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Effektklassen i BTU/h er veiledende. Den faktiske nominelle kjøleeffekten til et klimaanlegg kan avvike fra kW-verdien som fås ved direkte omregning fra BTU. Ved valg av utstyr bør beregnet belastning sammenlignes med modellens tekniske data.

Oppvarming: temperaturforskjell og varmeoverføring

Dimensjonerende temperaturforskjell. For å bestemme nødvendig varmeeffekt fra klimaanlegget brukes forskjellen mellom valgt innetemperatur og vintertemperaturen ute.

ΔT = max(0, Tin - Tout)

Ved +20 °C inne og -15 °C ute er forskjellen for eksempel 35 K. Hvis utetemperaturen ikke er lavere enn innetemperaturen, settes forskjellen til null.

Varmeoverføring gjennom bygningsdeler. Varmetap beregnes som produktet av bygningsdelens areal, varmegjennomgangskoeffisienten U og temperaturforskjellen.

Q = U × A × ΔT

Her er Q varmetapet i watt, A arealet i m² og U varmegjennomgangskoeffisienten i W/(m²·K). Jo lavere U-verdi, desto bedre isolasjon og mindre varmetap.

Oppvarming: varmetap gjennom yttervegger

Veggisolasjon. I stedet for å beregne hvert vegglag brukes omtrentlige varmegjennomgangskoeffisienter:

• Dårlig isolasjon eller eldre bygning: 1,30 W/(m²·K).
• Middels isolasjon: 0,60 W/(m²·K).
• God isolasjon eller moderne bygning: 0,25 W/(m²·K).

Netto veggareal. Arealet av vinduer og ytterdør trekkes fra bruttoarealet av ytterveggene. Dermed unngår man å telle varmetap gjennom samme del av bygningskroppen to ganger.

Awall = Aext - Awin - Adoor

Qwall = Awall × Uwall × ΔT

Hvis samlet areal av vinduer og dør overstiger ytterveggarealet, gjennomføres ikke beregningen før inndataene er korrigert.

Oppvarming: vinduer og ytterdør

Varmetap gjennom vinduer. Følgende omtrentlige varmegjennomgangskoeffisienter brukes for vinduer:

• Gamle vinduer med stort varmetap: 2,80 W/(m²·K).
• Moderne vinduer med isolerglass: 1,40 W/(m²·K).
• Moderne energieffektive vinduer: 0,90 W/(m²·K).

Qwin = Awin × Uwin × ΔT

Ytterdør. For ulike dørkonstruksjoner antas typiske arealer og varmegjennomgangskoeffisienter:

• Isolert enkeltdør: 2 m², U = 1,40 W/(m²·K).
• Isolert dobbeldør: 4 m², U = 1,40 W/(m²·K).
• Uisolert ytterdør: 2 m², U = 3,00 W/(m²·K).
• Glassdør med ett dørblad: 2 m², U = 1,60 W/(m²·K).
• Glassdør med to dørblad eller terrassedør: 4 m², U = 1,60 W/(m²·K).

Qdoor = Adoor × Udoor × ΔT

Uten ytterdør er både areal og varmetap null.

Oppvarming: himling og gulv

Varmetap gjennom himlingen. Hele gulvarealet brukes for den øvre konstruksjonen. Koeffisienten avhenger av hva som finnes over rommet:

• Oppvarmet rom over: U = 0.
• Godt isolert tak eller loft: U = 0,18 W/(m²·K).
• Middels isolasjon i tak eller loft: U = 0,35 W/(m²·K).
• Dårlig isolasjon eller kaldt loft: U = 0,90 W/(m²·K).

Qceiling = A × Uceiling × ΔT

Varmetap gjennom gulvet. Følgende koeffisienter brukes for rommets nedre avgrensning:

• Oppvarmet rom under: U = 0.
• Uoppvarmet kjeller eller garasje: U = 0,35 W/(m²·K).
• God gulvisolasjon: U = 0,20 W/(m²·K).
• Middels gulvisolasjon: U = 0,40 W/(m²·K).
• Dårlig gulvisolasjon eller ingen isolasjon: U = 0,80 W/(m²·K).

Qfloor = A × Ufloor × ΔT

Den samme forskjellen mellom inne- og utetemperatur brukes for både himling og gulv. Dette er forenklede effektive verdier. Temperaturene på loftet, i kjelleren og i grunnen beregnes ikke separat.

Oppvarming: luftutskifting og infiltrasjon

Ventilasjonsvarmetap. Når kald uteluft kommer inn i et rom, kreves det varme for å heve den til innetemperaturen. Varmetapet avhenger av romvolumet, luftskiftefrekvensen og temperaturforskjellen.

Qair = 0.34 × n × V × ΔT

Faktoren 0,34 representerer omtrent den volumetriske varmekapasiteten til luft. Luftskiftefrekvensen n oppgis i h^-1 og viser hvor mange romvolumer med luft som erstattes av uteluft hver time.

Følgende verdier brukes ved overslagsberegning:

• Lav luftutskifting: 0,3 h^-1.
• Normal luftutskifting: 0,5 h^-1.
• Moderat økt luftutskifting: 0,8 h^-1.
• Økt luftutskifting: 1,0 h^-1.
• Høy luftutskifting: 1,5 h^-1.
• Svært høy luftutskifting: 2,0 h^-1.

For vanlige oppholdsrom brukes ofte en luftskiftefrekvens på omtrent 0,5 h^-1 i foreløpige anslag. Økt luftutskifting øker det tilhørende varmetapet proporsjonalt.

Oppvarming: samlet varmeeffekt

Samlet varmetap. Varmetapene gjennom yttervegger, vinduer, dør, himling, gulv og luftutskifting legges sammen. Resultatet viser varmeeffekten som må til for å dekke disse tapene ved de angitte temperaturene.

Qheat = Qwall + Qwin + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Samlet effekt vises i watt og kilowatt. Den samme omregningsfaktoren på 3,41214 brukes for BTU/h.

QkW = Qheat / 1000

QBTU = Qheat × 3.41214

Spesifikk varmebelastning. For begge driftsmoduser beregnes effekt også per enhet gulvareal og romvolum.

qA = Q / A

qV = Q / V

Den første verdien oppgis i W/m², den andre i W/m³. Disse verdiene gjør det mulig å sammenligne varmebelastningen i rom av ulik størrelse.

Valg av klimaanlegg til oppvarming. Beregnet varmeeffekt må sammenlignes med utstyrets ytelse ved den valgte utetemperaturen. For klimaanlegg med varmepumpe kan tilgjengelig varmeeffekt avta når det blir kaldere ute. Nominell effekt alene er derfor ikke nok.

Tilknyttede europeiske standarder

EN ISO 52016-1 «Bygningers energiytelse. Energibehov til oppvarming og kjøling, innetemperaturer og følbare og latente varmelaster. Del 1: Beregningsprosedyrer». Standarden beskriver metoder for beregning av bygningers energibehov og varmebelastninger. Kalkulatoren bruker en forenklet stasjonær modell med faste faktorer, ikke en full beregning etter denne standarden.

EN 12831-1 «Bygningers energiytelse. Metode for beregning av dimensjonerende varmelast. Del 1: Varmelast for romoppvarming». Standarden angir metoder for å beregne nødvendig varmeeffekt fra transmisjons- og ventilasjonsvarmetap. Disse delene brukes i forenklet form i oppvarmingsmodusen.

EN ISO 6946 «Bygningskomponenter og bygningsdeler. Varmemotstand og varmegjennomgangskoeffisient. Beregningsmetoder». Standarden beskriver beregning av varmemotstand og varmegjennomgang i bygningskonstruksjoner. Kalkulatoren bruker forhåndsdefinerte omtrentlige verdier i stedet for en lagvis beregning.

EN 14511-2 «Klimaanlegg, væskekjølere og varmepumper for romoppvarming og -kjøling, med elektrisk drevne kompressorer. Del 2: Prøvebetingelser». Standarden fastsetter prøvebetingelser for utstyret, blant annet for å bestemme kjøle- og varmeeffekt. Ved valg av klimaanlegg bør produsentens ytelsesdata kontrolleres for relevante temperaturforhold.

Vanlige spørsmål

Hvorfor krever et klimaanlegg ulik effekt til kjøling og oppvarming?

Ved kjøling anslås varmetilskudd fra gulvareal, sollys, vinduer, personer og apparater. Ved oppvarming beregnes effekten som trengs for å kompensere for varmetap gjennom bygningsdeler og luftutskifting. Derfor kan resultatene for samme rom være ganske forskjellige.

Kan klimaanleggets effekt beregnes ut fra romarealet alene?

En veiledende verdi på 100 W/m² egner seg for et første anslag av kjøleeffekt under normale forhold. Rom med samme areal kan likevel ha ulik varmebelastning på grunn av takhøyde, vinduer, isolasjon og solinnstråling. For oppvarming er bygningens varmetap og dimensjonerende vintertemperatur ute særlig viktige.

Hvilken utetemperatur bør brukes ved effektberegningen?

For kjøling velger du en representativ høy utetemperatur der klimaanlegget skal holde ønsket innetemperatur. For oppvarming bruker du dimensjonerende vintertemperatur i din region, ikke gjennomsnittet for sesongen. Større temperaturforskjell gir høyere beregnet varmebelastning, selv om temperaturjusteringen for kjøling er begrenset til det fastsatte området.

Hvorfor velges ikke nærmeste større BTU-effektklasse for oppvarming?

Et klimaanleggs nominelle varmeeffekt kan være svært forskjellig fra faktisk effekt ved lave utetemperaturer. To enheter i samme BTU-klasse kan levere ulik varmeeffekt i frostvær. Derfor vises beregnet varmebehov separat, og modellen må velges ut fra oppgitt varmeeffekt ved den aktuelle vintertemperaturen.

Hvordan påvirker isolasjonen den nødvendige effekten til klimaanlegget?

Ved kjøling justerer isolasjonsnivået den beregnede belastningen gjennom prosentvise korreksjoner knyttet til ytterveggandelen. Ved oppvarming bestemmer varmegjennomgangskoeffisienter direkte varmetap gjennom vegger, vinduer, himling og gulv. Hvis koeffisienten for en yttervegg reduseres fra 1,30 til 0,25 W/(m²·K), reduseres beregnet varmetap gjennom den tette delen med omtrent 81 % ved samme areal og temperaturforskjell.