Dobór mocy klimatyzatora

Metoda obliczania doboru mocy klimatyzatora

Ten Kalkulator doboru mocy klimatyzatora określa wymaganą moc chłodniczą dla pomieszczenia na podstawie jego wymiarów, ścian zewnętrznych, izolacji cieplnej, powierzchni przeszkleń, nasłonecznienia, temperatur, warunków pod dachem, liczby osób oraz ciepła wydzielanego przez urządzenia domowe. Wynik jest obliczany w kW i BTU/h, dzięki czemu można obliczyć wymaganą moc w kW (BTU/h) na m² i dobrać system split o odpowiedniej wydajności chłodniczej.

Obliczenie rozpoczyna się od jednostkowej mocy chłodniczej zależnej od powierzchni podłogi, a następnie stosowane są kolejne korekty uwzględniające rzeczywiste warunki w pomieszczeniu. Dlatego pomieszczenia o tej samej powierzchni mogą wymagać różnej mocy klimatyzatora.

Wartości orientacyjne i zalecenia

Powierzchnia podłogi, kubatura pomieszczenia i bazowa moc chłodnicza

Powierzchnia podłogi. Najpierw na podstawie długości pomieszczenia L i szerokości W, podanych w metrach, obliczana jest powierzchnia podłogi A w m².

A = L × W

Kubatura pomieszczenia. Kubatura V w m³ jest obliczana przez pomnożenie powierzchni podłogi przez wysokość pomieszczenia H.

V = A × H

Bazowa moc chłodnicza. Do wstępnego doboru klimatyzatorów w pomieszczeniach mieszkalnych często stosuje się orientacyjną wartość 100 W na 1 m² powierzchni podłogi w typowych warunkach. Kalkulator wykorzystuje tę wartość jako punkt wyjścia.

Qarea = 100 × A

Na przykład dla pomieszczenia o powierzchni 20 m² początkowa moc chłodnicza wynosi 2000 W, czyli 2,0 kW. Następnie wartość ta jest korygowana przez wszystkie kolejne współczynniki.

Korekta ze względu na wysokość pomieszczenia

Wysokość referencyjna. Jako wartość odniesienia przyjmowana jest wysokość 2,4 m. Jeżeli pomieszczenie jest wyższe lub niższe, bazowa moc chłodnicza zmienia się proporcjonalnie do jego kubatury.

Qheight = Qarea × H / 2.4

Przy wysokości 2,4 m współczynnik wynosi 1,00. Na przykład przy wysokości 3,0 m moc początkowa jest mnożona przez 3,0 / 2,4 = 1,25, co oznacza wzrost o 25%.

Korekta ze względu na temperaturę zewnętrzną i wewnętrzną

Różnica temperatur. Kalkulator najpierw określa dodatnią różnicę między temperaturą zewnętrzną t_out a żądaną temperaturą wewnętrzną t_in. Jeżeli temperatura zewnętrzna jest niższa od wybranej temperatury wewnętrznej, do tej korekty przyjmowana jest wartość 0°C.

ΔT = max(0, tout - tin)

Współczynnik temperatury. Jako warunek referencyjny przyjmowana jest różnica temperatur 8°C. Dla każdego odchylenia o 1°C współczynnik zmienia się o 2,5%.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

Aby korekta temperatury nie była zbyt duża, współczynnik jest ograniczony do zakresu od 0,85 do 1,20. Dlatego przy ΔT wynoszącym 2°C lub mniej stosuje się współczynnik 0,85, przy ΔT = 8°C współczynnik wynosi 1,00, a przy ΔT wynoszącym 16°C lub więcej stosowana jest maksymalna wartość 1,20.

Referencyjna moc chłodnicza. Po uwzględnieniu korekt związanych z wysokością i temperaturą otrzymuje się wartość referencyjną. Wszystkie kolejne korekty są obliczane względem tej wartości.

Qref = Qarea × H / 2.4 × kT

Ściany zewnętrzne i izolacja cieplna

Udział ścian zewnętrznych. W przypadku pomieszczenia prostokątnego kalkulator określa łączną długość wybranych ścian zewnętrznych. Długość ta jest mnożona przez wysokość pomieszczenia, a uzyskana powierzchnia ścian zewnętrznych jest porównywana z całkowitą powierzchnią wszystkich czterech ścian.

fwall = Aexternal / Aall walls

Powierzchnia wybranych ścian zewnętrznych jest obliczana na podstawie pełnej geometrycznej powierzchni ścian. Otwory okienne nie są odejmowane, ponieważ przeszklenia są uwzględniane oddzielnie.

Korekta ze względu na udział ścian zewnętrznych. Za przypadek referencyjny przyjmowane jest pomieszczenie, w którym około 50% całkowitej powierzchni ścian stanowią ściany zewnętrzne. Dla każdego odchylenia o 50 punktów procentowych od tej wartości moc chłodnicza zmienia się o 10% mocy referencyjnej.

Qexposure = Qref × 0.20 × (fwall - 0.50)

Na przykład, jeżeli wszystkie cztery ściany są zewnętrzne i ich udział wynosi 100%, korekta wynosi +10%. Jeżeli nie ma żadnych ścian zewnętrznych, korekta wynosi -10%.

Izolacja ścian zewnętrznych. W zależności od wybranego poziomu izolacji stosowany jest dodatkowy współczynnik:

• słaba izolacja lub starszy budynek: +0,08;
• średnia izolacja: 0;
• dobra izolacja lub nowoczesny budynek: -0,08.

Wpływ izolacji zwiększa się wraz z udziałem ścian zewnętrznych. Przy udziale wynoszącym 50% stosowany jest pełny podany współczynnik, a przy 100% jego wpływ jest dwukrotnie większy. Mnożnik tej korekty jest ograniczony do maksymalnej wartości 2.

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

Łączna korekta dla ścian zewnętrznych. Końcowa korekta ścian łączy wpływ powierzchni ścian zewnętrznych i ich izolacji cieplnej.

Qwalls = Qexposure + Qins

Powierzchnia przeszkleń

Stosunek powierzchni okien do powierzchni podłogi. Powierzchnia okien A_win jest porównywana z powierzchnią podłogi. Jako wartość referencyjną przyjmuje się powierzchnię przeszkleń równą 15% powierzchni podłogi.

rwin = Awin / A

Gdy powierzchnia okien stanowi 15% powierzchni podłogi, korekta dla przeszkleń wynosi zero. Mniejsza powierzchnia okien zmniejsza obliczoną moc chłodniczą, a większa ją zwiększa.

kwin = 0.08 × (rwin - 0.15) / 0.15

Współczynnik jest ograniczony do zakresu od -0,08 do +0,12. Dlatego przy braku zewnętrznych przeszkleń korekta wynosi -8%; przy 15% przeszkleń 0%; przy 30% +8%; a od około 37,5% osiąga maksymalną wartość +12%.

Qwin = Qref × kwin

Nasłonecznienie

Korekta nasłonecznienia. Wpływ promieniowania słonecznego jest obliczany oddzielnie od powierzchni przeszkleń, ale jest skalowany zgodnie z powierzchnią okien w stosunku do referencyjnego udziału przeszkleń wynoszącego 15%.

• mało słońca lub cień przez większą część dnia: współczynnik -0,05;
• umiarkowane nasłonecznienie: współczynnik 0;
• silne bezpośrednie nasłonecznienie, szczególnie od południa lub zachodu: współczynnik +0,10.

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

Końcowa korekta nasłonecznienia jest ograniczona do zakresu od -10% do +20% referencyjnej mocy chłodniczej. Przy przeszkleniu równym 15% powierzchni podłogi zacienienie daje -5%, umiarkowane nasłonecznienie 0%, a silne bezpośrednie słońce +10%. Przy przeszkleniu wynoszącym 30% lub więcej odpowiednie wartości graniczne wynoszą -10%, 0% i +20%.

Qsun = Qref × ksun,total

Dach i poddasze

Zysk ciepła od góry. Jeżeli nad obliczanym pomieszczeniem znajduje się inne pomieszczenie, nie stosuje się dodatkowej korekty. Dla pomieszczeń znajdujących się bezpośrednio pod poddaszem lub dachem stosuje się następujące wartości:

• dobrze izolowane poddasze lub dach: +5%;
• średnia izolacja poddasza lub dachu: +10%;
• słabo izolowany dach lub bardzo gorące poddasze: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Osoby i urządzenia domowe

Osoby. Obliczenie bazowe uwzględnia normalne użytkowanie pomieszczenia przez maksymalnie dwie osoby. Od trzeciej osoby dodawane jest 180 W za każdą kolejną osobę.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Urządzenia domowe. Moc elektryczna urządzeń pracujących jednocześnie z klimatyzatorem jest bezpośrednio dodawana do obciążenia chłodniczego. Na przykład urządzenia o łącznej mocy roboczej 300 W zwiększają wymaganą moc chłodniczą również o 300 W.

Qequipment = Pequipment

Całkowita moc chłodnicza

Sumowanie korekt. Końcowa moc chłodnicza jest uzyskiwana z mocy referencyjnej po dodaniu wszystkich dodatnich i ujemnych korekt.

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

Wartość końcowa nie może być mniejsza niż 0 W. Kalkulator określa również obciążenie jednostkowe w W/m² oraz obciążenie objętościowe w W/m³.

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Przeliczenie na BTU/h i dobór wielkości klimatyzatora

Przeliczenie jednostek. Obliczona moc chłodnicza w watach jest przeliczana na BTU/h według zależności 1 W ≈ 3,412 BTU/h.

QBTU = Qtotal × 3.412

Dobór wielkości klimatyzatora. Kalkulator wybiera najmniejszą moc, która nie jest niższa od obliczonego zapotrzebowania, z szeregu 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 i 60000 BTU/h. Jeżeli wynik przekracza 60000 BTU/h, wartość jest zaokrąglana w górę do kolejnego 1000 BTU/h.

Rezerwa mocy. Wartość procentowa pokazuje, o ile wybrana moc nominalna przewyższa obliczone zapotrzebowanie na chłodzenie.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Odniesienie do norm europejskich

EN 14511 „Klimatyzatory, agregaty do chłodzenia cieczy i pompy ciepła do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń oraz chłodziarki procesowe ze sprężarkami napędzanymi elektrycznie”. Norma określa warunki i metody wyznaczania oraz badania znamionowej mocy chłodniczej urządzeń klimatyzacyjnych. Dlatego przy wyborze konkretnego modelu obliczoną wartość należy porównywać z mocą chłodniczą deklarowaną przez producenta, a nie z poborem mocy elektrycznej klimatyzatora.

EN 16798-1 „Charakterystyka energetyczna budynków. Wentylacja budynków. Część 1: Parametry wejściowe środowiska wewnętrznego do projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków”. Norma przedstawia europejskie podejście do parametrów środowiska wewnętrznego, w tym warunków cieplnych w budynkach. Wartość orientacyjna 100 W/m² oraz procentowe korekty stosowane przez ten kalkulator są założeniami obliczeniowymi algorytmu, a nie współczynnikami bezpośrednio określonymi w tych normach.

FAQs

Dlaczego mocy klimatyzatora nie oblicza się wyłącznie na podstawie powierzchni pomieszczenia?

Taka sama powierzchnia podłogi nie musi oznaczać takiego samego obciążenia chłodniczego. Wysokie pomieszczenie, ściany zewnętrzne, duża powierzchnia przeszkleń, bezpośrednie nasłonecznienie, gorący dach, osoby i pracujące urządzenia mogą znacznie zwiększyć wymaganą moc klimatyzatora. Dlatego wartość 100 W/m² jest używana jedynie jako punkt wyjścia do dalszych korekt.

Dlaczego ważne jest wskazanie rzeczywistych ścian zewnętrznych?

W prostokątnym pomieszczeniu długie i krótkie ściany mają różną powierzchnię. Kalkulator wykorzystuje rzeczywistą łączną długość wybranych ścian zewnętrznych, dlatego jedna długa ściana wpływa na wynik inaczej niż jedna krótka. W pomieszczeniu kwadratowym wszystkie boki mają taką samą długość, więc wybór konkretnej strony nie zmienia wyniku.

Jak jednocześnie uwzględniane są przeszklenia i nasłonecznienie?

Najpierw powierzchnia okien jest porównywana z powierzchnią podłogi i na tej podstawie wyznaczana jest oddzielna korekta dla przeszkleń. Następnie korekta nasłonecznienia jest obliczana z wykorzystaniem tej samej powierzchni okien: im większe przeszklenia, tym silniejszy wpływ bezpośredniego słońca lub zacienienia. Przy umiarkowanym nasłonecznieniu korekta słoneczna wynosi zero.

Dlaczego pierwsze dwie osoby nie zwiększają wymaganej mocy klimatyzatora?

Bazowa wartość 100 W/m² zakłada typowe użytkowanie pomieszczenia mieszkalnego, w tym obecność jednej lub dwóch osób. Dodatkowy zysk ciepła jest uwzględniany od trzeciej osoby i wynosi 180 W za każdą osobę ponad dwie.

Dlaczego dobrana moc klimatyzatora jest wyższa od obliczonej mocy chłodniczej?

Klimatyzatory są oferowane w standardowych zakresach mocy nominalnej, dlatego dokładna zgodność z obliczoną wartością występuje rzadko. Kalkulator dobiera najbliższą moc, która nie jest niższa od wymaganej mocy chłodniczej, a różnicę pokazuje jako rezerwę mocy. Jeżeli na przykład wynik znajduje się między 9000 a 12000 BTU/h, wybierana jest moc 12000 BTU/h.