Расчет мощности кондиционера

О расчете мощности кондиционера

Калькулятор определяет требуемую холодопроизводительность кондиционера для комнаты с учётом её размеров, наружных стен, теплоизоляции, остекления, солнечного освещения, температуры, расположения под крышей, количества людей и тепловыделения бытовой техники. Результат рассчитывается в кВт и BTU/ч, после чего подбирается ближайший типоразмер кондиционера с достаточной холодопроизводительностью.

Расчёт начинается с удельного ориентира по площади, а затем последовательно корректируется по условиям конкретной комнаты. Благодаря этому одинаковые по площади помещения могут получить разную расчётную мощность.

Ориентиры и рекомендации

Площадь, объём и базовая мощность

Площадь комнаты. Сначала по длине L и ширине W, заданным в метрах, определяется площадь пола A в м².

A = L × W

Объём комнаты. Объём V в м³ определяется умножением площади пола на высоту потолка H.

V = A × H

Базовая холодопроизводительность. Для предварительного подбора бытовых кондиционеров часто используют ориентир 100 Вт на 1 м² площади при обычных условиях. В калькуляторе это значение является начальной точкой расчёта.

Qarea = 100 × A

Например, для комнаты площадью 20 м² начальная мощность составляет 2000 Вт, или 2,0 кВт. Это значение далее изменяется всеми последующими поправками.

Поправка на высоту потолка

Стандартная высота. За исходную высоту принимается 2,4 м. Если потолок выше или ниже, базовая мощность изменяется пропорционально объёму воздуха в комнате.

Qheight = Qarea × H / 2,4

При высоте 2,4 м коэффициент равен 1,00. Например, при высоте 3,0 м исходная мощность увеличивается в 3,0 / 2,4 = 1,25 раза, то есть на 25%.

Поправка на наружную и внутреннюю температуру

Разница температур. Сначала определяется положительная разница между наружной температурой t_out и желаемой температурой внутри t_in. Если наружная температура ниже заданной внутренней, для этой поправки принимается значение 0°C.

ΔT = max(0, tout - tin)

Температурный коэффициент. За исходный режим принимается разница температур 8°C. На каждый 1°C отклонения коэффициент изменяется на 2,5%.

kT = 1 + 0,025 × (ΔT - 8)

Чтобы температурная поправка не становилась чрезмерной, коэффициент ограничивается диапазоном от 0,85 до 1,20. Поэтому при ΔT до 2°C используется коэффициент 0,85, при ΔT = 8°C коэффициент равен 1,00, а при ΔT от 16°C используется максимальное значение 1,20.

Опорная мощность. После учёта высоты и температурного режима получается опорное значение, относительно которого рассчитываются следующие поправки.

Qref = Qarea × H / 2,4 × kT

Наружные стены и теплоизоляция

Доля наружных стен. Для прямоугольной комнаты определяется суммарная длина отмеченных наружных сторон. Эта длина умножается на высоту потолка, после чего полученная площадь сравнивается с полной площадью четырёх стен комнаты.

fwall = Aexternal / Aall walls

При этом площадь выбранных наружных сторон определяется по полной геометрической площади стен. Оконные проёмы из неё не вычитаются, поскольку влияние остекления рассчитывается отдельно.

Поправка по количеству наружных стен. За исходный случай принимается доля наружных стен 50%. На каждые 50 процентных пунктов отклонения от этого значения мощность изменяется на 10% от опорной мощности.

Qexposure = Qref × 0,20 × (fwall - 0,50)

Например, если наружными являются все четыре стены и их доля составляет 100%, поправка равна +10%. Если наружных стен нет, поправка составляет -10%.

Теплоизоляция наружных стен. Дополнительный коэффициент зависит от выбранного уровня теплоизоляции:

• слабая теплоизоляция или старый дом: +0,08;
• средняя теплоизоляция: 0;
• хорошая теплоизоляция или современный дом: -0,08.

Влияние теплоизоляции увеличивается вместе с долей наружных стен. При доле наружных стен 50% применяется полный указанный коэффициент, а при 100% его влияние удваивается. Максимальный множитель этой поправки ограничен значением 2.

Qins = Qref × kins × min(fwall / 0,50, 2)

Общая поправка наружных стен. В итоговом расчёте складываются влияние площади наружных стен и их теплоизоляции.

Qwalls = Qexposure + Qins

Площадь остекления

Доля окон. Площадь окон A_win сравнивается с площадью пола. За исходное значение принимается остекление, равное 15% площади комнаты.

rwin = Awin / A

При доле окон 15% отдельная поправка на площадь остекления равна нулю. При меньшей площади окон расчётная мощность уменьшается, при большей увеличивается.

kwin = 0,08 × (rwin - 0,15) / 0,15

Коэффициент ограничивается диапазоном от -0,08 до +0,12. Поэтому при отсутствии наружного остекления применяется поправка -8%, при остеклении 15% поправка равна 0%, при 30% составляет +8%, а начиная примерно с 37,5% достигает максимального значения +12%.

Qwin = Qref × kwin

Солнечное освещение

Солнечная поправка. Воздействие солнца рассчитывается отдельно от площади остекления, но масштабируется по отношению площади окон к исходной доле 15%.

• мало солнца или тень большую часть дня: коэффициент -0,05;
• умеренное солнечное освещение: коэффициент 0;
• много прямого солнца, особенно с южной или западной стороны: коэффициент +0,10.

ksun,total = ksun × min(rwin / 0,15, 2)

Итоговая солнечная поправка ограничена диапазоном от -10% до +20% опорной мощности. При доле окон 15% затенение даёт -5%, умеренное освещение 0%, а большое количество прямого солнца +10%. При доле окон 30% и более соответствующие предельные значения составляют -10%, 0% и +20%.

Qsun = Qref × ksun,total

Крыша и чердак

Теплоприток сверху. Если над комнатой находится другое помещение, дополнительная поправка равна 0%. Для помещений непосредственно под чердаком или крышей используются следующие значения:

• хорошо утеплённый чердак или крыша: +5%;
• средняя теплоизоляция чердака или крыши: +10%;
• слабо утеплённая крыша или горячий чердак: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Люди и бытовая техника

Люди. Базовый расчёт включает обычное присутствие до двух человек. Начиная с третьего человека к мощности добавляется по 180 Вт на каждого дополнительного человека.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Бытовая техника. Электрическая мощность техники, которая работает одновременно с кондиционером, добавляется к тепловой нагрузке напрямую. Например, суммарная мощность работающей техники 300 Вт увеличивает расчётную холодопроизводительность также на 300 Вт.

Qequipment = Pequipment

Итоговая холодопроизводительность

Суммирование поправок. Итоговая холодопроизводительность получается из опорной мощности после добавления всех положительных и отрицательных поправок.

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

Итоговое значение не может быть меньше 0 Вт. Дополнительно рассчитываются удельная нагрузка в Вт/м² и объёмная нагрузка в Вт/м³.

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Перевод в BTU и подбор типоразмера

Перевод единиц. Рассчитанная мощность в ваттах переводится в BTU/ч по соотношению 1 Вт ≈ 3,412 BTU/ч.

QBTU = Qtotal × 3,412

Подбор кондиционера. Из ряда 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 и 60000 BTU/ч выбирается минимальный типоразмер, который не меньше рассчитанной потребности. Если расчёт превышает 60000 BTU/ч, значение округляется вверх до следующей 1000 BTU/ч.

Запас мощности. Процент показывает, насколько выбранный типоразмер превышает расчётную холодопроизводительность.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Европейская нормативная привязка

EN 14511 «Кондиционеры, жидкостные холодильные агрегаты и тепловые насосы с электрическими компрессорами для обогрева и охлаждения помещений». Стандарт устанавливает условия определения и испытания паспортной холодопроизводительности климатического оборудования. Поэтому при выборе конкретной модели рассчитанное значение сравнивают именно с заявленной производителем холодопроизводительностью, а не с потребляемой электрической мощностью кондиционера.

EN 16798-1 «Энергоэффективность зданий. Вентиляция зданий. Часть 1: Входные параметры внутренней среды для проектирования и оценки энергоэффективности зданий». Стандарт содержит европейские подходы к параметрам внутренней среды, включая тепловые условия в помещениях. Используемые в калькуляторе ориентиры 100 Вт/м² и процентные поправки являются расчётными коэффициентами алгоритма и не являются коэффициентами, непосредственно заданными этими стандартами.

FAQs

Почему кондиционер подбирается не только по площади комнаты?

Одинаковая площадь не означает одинаковую тепловую нагрузку. Высокий потолок, наружные стены, большое остекление, прямое солнце, горячая крыша, люди и работающая техника могут заметно увеличить требуемую мощность кондиционера. Поэтому ориентир 100 Вт/м² используется только как исходная база для дальнейших поправок.

Почему важно отмечать конкретные наружные стены?

У прямоугольной комнаты длинные и короткие стены имеют разную площадь. Калькулятор учитывает фактическую суммарную длину выбранных наружных сторон, поэтому одна длинная наружная стена влияет на расчёт иначе, чем одна короткая. При квадратной комнате стороны равны по длине, поэтому выбор конкретной стороны не меняет результат.

Как совместно учитываются окна и солнечное освещение?

Сначала площадь окон сравнивается с площадью пола и формирует отдельную поправку на остекление. Затем солнечная нагрузка рассчитывается с учётом той же площади окон: чем больше остекление, тем сильнее влияние прямого солнца или затенения. При умеренном освещении солнечная поправка равна нулю.

Почему первые два человека не увеличивают мощность кондиционера?

Исходный ориентир 100 Вт/м² предполагает обычное бытовое использование комнаты, включая присутствие одного или двух человек. Дополнительная тепловая нагрузка начинается с третьего человека и составляет 180 Вт на каждого человека сверх двух.

Почему выбранный типоразмер кондиционера больше рассчитанной мощности?

Кондиционеры выпускаются с определёнными номинальными значениями холодопроизводительности, поэтому точное совпадение с расчётом встречается редко. Калькулятор выбирает ближайший типоразмер, который не ниже требуемого значения, а разницу показывает как запас мощности. Например, если расчёт находится между 9000 и 12000 BTU/ч, для подбора используется 12000 BTU/ч.