Beräkning av luftkonditioneringens effekt

Metod för beräkning av effekt för luftkonditionering

Den här kalkylatorn för luftkonditioneringens effekt beräknar den nödvändiga kylkapaciteten för ett rum utifrån dess mått, ytterväggar, värmeisolering, glasytor, solinstrålning, temperaturer, förhållanden under taket, antal personer och värme från hushållsapparater. Resultatet beräknas i kW och BTU/h, så att du kan beräkna luftkonditioneringens effekt i kW (BTU/h) per m² och välja en split-anläggning med tillräcklig kylkapacitet.

Beräkningen börjar med en specifik kylkapacitet baserad på golvytan och därefter tillämpas successiva korrigeringar för rummets faktiska förhållanden. Därför kan rum med samma golvyta kräva olika effekt på luftkonditioneringen.

Riktvärden och rekommendationer

Golvyta, rumsvolym och grundläggande kylkapacitet

Golvyta. Först beräknas golvytan A i m² utifrån rummets längd L och bredd W, angivna i meter.

A = L × W

Rumsvolym. Rummets volym V i m³ beräknas genom att multiplicera golvytan med takhöjden H.

V = A × H

Grundläggande kylkapacitet. För en preliminär dimensionering av luftkonditionering i bostäder används ofta ett riktvärde på 100 W per 1 m² golvyta under normala förhållanden. Kalkylatorn använder detta värde som utgångspunkt.

Qarea = 100 × A

Ett rum med en golvyta på 20 m² får till exempel en initial kylkapacitet på 2000 W, eller 2,0 kW. Detta värde justeras sedan med alla efterföljande korrigeringsfaktorer.

Korrigering för takhöjd

Referenshöjd. En takhöjd på 2,4 m används som referensvärde. Om taket är högre eller lägre ändras den grundläggande kylkapaciteten proportionellt mot rummets volym.

Qheight = Qarea × H / 2.4

Vid en höjd på 2,4 m är faktorn 1,00. Vid en takhöjd på 3,0 m multipliceras den ursprungliga kapaciteten till exempel med 3,0 / 2,4 = 1,25, vilket motsvarar en ökning på 25%.

Korrigering för utomhus- och inomhustemperatur

Temperaturskillnad. Kalkylatorn bestämmer först den positiva skillnaden mellan utomhustemperaturen t_out och den önskade inomhustemperaturen t_in. Om utomhustemperaturen är lägre än den valda inomhustemperaturen används värdet 0°C för denna korrigering.

ΔT = max(0, tout - tin)

Temperaturfaktor. En temperaturskillnad på 8°C används som referensförhållande. För varje avvikelse på 1°C ändras faktorn med 2,5%.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

För att temperaturkorrigeringen inte ska bli för stor begränsas faktorn till intervallet 0,85 till 1,20. När ΔT är 2°C eller mindre används därför faktorn 0,85, vid ΔT = 8°C är faktorn 1,00 och vid ΔT på 16°C eller mer används maxvärdet 1,20.

Referenskylkapacitet. Efter att korrigeringarna för takhöjd och temperatur har tillämpats erhålls ett referensvärde. Alla efterföljande korrigeringar beräknas i förhållande till detta värde.

Qref = Qarea × H / 2.4 × kT

Ytterväggar och värmeisolering

Andel ytterväggar. För ett rektangulärt rum bestämmer kalkylatorn den sammanlagda längden på de valda yttersidorna. Denna längd multipliceras med takhöjden och den resulterande ytterväggsytan jämförs med den totala ytan för rummets fyra väggar.

fwall = Aexternal / Aall walls

Ytan för de valda ytterväggarna beräknas utifrån hela den geometriska väggytan. Fönsteröppningar dras inte av eftersom glasytorna beaktas separat.

Korrigering för andel ytterväggar. Som referens används ett rum där ungefär 50% av den totala väggytan består av ytterväggar. För varje avvikelse på 50 procentenheter från detta värde ändras kylkapaciteten med 10% av referenskapaciteten.

Qexposure = Qref × 0.20 × (fwall - 0.50)

Om till exempel alla fyra väggarna är ytterväggar och deras andel är 100% blir korrigeringen +10%. Om det inte finns några ytterväggar blir korrigeringen -10%.

Isolering av ytterväggar. En extra faktor används beroende på vald isoleringsnivå:

• svag isolering eller äldre byggnad: +0,08;
• genomsnittlig isolering: 0;
• god isolering eller modern byggnad: -0,08.

Isoleringens påverkan ökar med andelen ytterväggar. Vid en ytterväggsandel på 50% används hela den angivna faktorn, och vid 100% fördubblas effekten. Multiplikatorn för denna korrigering begränsas till högst 2.

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

Total korrigering för ytterväggar. Den slutliga väggkorrigeringen kombinerar effekten av ytterväggarnas yta och deras värmeisolering.

Qwalls = Qexposure + Qins

Glasyta

Förhållande mellan fönsteryta och golvyta. Fönsterytan A_win jämförs med golvytan. Som referensvärde används en glasyta motsvarande 15% av golvytan.

rwin = Awin / A

När fönsterytan motsvarar 15% av golvytan är korrigeringen för glasytan noll. En mindre fönsteryta minskar den beräknade kylkapaciteten, medan en större yta ökar den.

kwin = 0.08 × (rwin - 0.15) / 0.15

Faktorn begränsas till intervallet -0,08 till +0,12. Utan yttre glasytor blir korrigeringen därför -8%; vid 15% glasandel är den 0%; vid 30% är den +8%; och från ungefär 37,5% och uppåt når den maxvärdet +12%.

Qwin = Qref × kwin

Solinstrålning

Solkorrigering. Effekten av solinstrålning beräknas separat från glasytan, men skalas utifrån fönsterytan i förhållande till referensandelen på 15%.

• lite sol eller skugga större delen av dagen: faktor -0,05;
• måttlig solinstrålning: faktor 0;
• stark direkt solinstrålning, särskilt från söder eller väster: faktor +0,10.

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

Den slutliga solkorrigeringen begränsas till intervallet -10% till +20% av referenskylkapaciteten. Vid en glasyta motsvarande 15% av golvytan ger skugga -5%, måttlig solinstrålning 0% och stark direkt sol +10%. Vid en glasandel på 30% eller mer blir motsvarande gränsvärden -10%, 0% och +20%.

Qsun = Qref × ksun,total

Tak och vind

Värmetillskott ovanifrån. Om det finns ett annat rum ovanför det beräknade rummet tillämpas ingen extra korrigering. För rum direkt under vind eller tak används följande värden:

• välisolerad vind eller välisolerat tak: +5%;
• genomsnittlig isolering av vind eller tak: +10%;
• dåligt isolerat tak eller mycket varm vind: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Personer och hushållsapparater

Personer. Grundberäkningen omfattar normal användning av rummet av upp till två personer. Från och med den tredje personen läggs 180 W till för varje extra person.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Hushållsapparater. Den elektriska effekten från apparater som används samtidigt som luftkonditioneringen läggs direkt till kylbelastningen. Hushållsapparater med en sammanlagd driftseffekt på 300 W ökar till exempel den nödvändiga kylkapaciteten med samma 300 W.

Qequipment = Pequipment

Total kylkapacitet

Summering av korrigeringar. Den slutliga kylkapaciteten erhålls från referenskapaciteten efter att alla positiva och negativa korrigeringar har lagts till.

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

Slutvärdet kan inte vara lägre än 0 W. Kalkylatorn beräknar också den specifika belastningen i W/m² och den volymetriska belastningen i W/m³.

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Omräkning till BTU/h och val av storlek på luftkonditionering

Omräkning av enheter. Den beräknade kylkapaciteten i watt omräknas till BTU/h enligt förhållandet 1 W ≈ 3,412 BTU/h.

QBTU = Qtotal × 3.412

Val av storlek på luftkonditionering. Kalkylatorn väljer den minsta kapaciteten som inte är lägre än det beräknade behovet ur serien 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 och 60000 BTU/h. Om beräkningen överstiger 60000 BTU/h avrundas värdet uppåt till nästa 1000 BTU/h.

Effektreserv. Procentvärdet visar hur mycket den valda nominella kapaciteten överstiger det beräknade kylbehovet.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Hänvisning till europeiska standarder

EN 14511 ”Luftkonditioneringsaggregat, vätskekylare och värmepumpar för rumsuppvärmning och kylning samt processkylare med elektriskt drivna kompressorer”. Denna standard fastställer villkor och metoder för att bestämma och prova den nominella kylkapaciteten hos klimatanläggningar. Vid val av en specifik modell bör det beräknade värdet därför jämföras med den kylkapacitet som tillverkaren anger, inte med luftkonditioneringens elektriska effektförbrukning.

EN 16798-1 ”Byggnaders energiprestanda. Ventilation för byggnader. Del 1: Indataparametrar för inomhusmiljön för dimensionering och bedömning av byggnaders energiprestanda”. Denna standard beskriver europeiska metoder för parametrar i inomhusmiljön, inklusive termiska förhållanden i byggnader. Riktvärdet 100 W/m² och de procentuella korrigeringar som används av denna kalkylator är beräkningsantaganden i algoritmen och inte koefficienter som direkt anges i dessa standarder.

FAQs

Varför beräknas luftkonditioneringens effekt inte bara utifrån rummets yta?

Samma golvyta innebär inte nödvändigtvis samma kylbelastning. Högt tak, ytterväggar, stora glasytor, direkt solinstrålning, ett varmt tak, personer och apparater i drift kan öka den nödvändiga effekten avsevärt. Därför används riktvärdet 100 W/m² endast som utgångspunkt för ytterligare korrigeringar.

Varför är det viktigt att välja de faktiska ytterväggarna?

I ett rektangulärt rum har långa och korta väggar olika yta. Kalkylatorn använder den faktiska sammanlagda längden på de valda yttersidorna, så en lång yttervägg påverkar resultatet annorlunda än en kort. I ett kvadratiskt rum är alla sidor lika långa, så valet av en viss sida ändrar inte resultatet.

Hur beaktas glasyta och solinstrålning tillsammans?

Först jämförs fönsterytan med golvytan och en separat korrigering för glasytan beräknas. Därefter beräknas solkorrigeringen med hjälp av samma fönsteryta: ju större glasytan är, desto starkare blir effekten av direkt sol eller skugga. Vid måttlig solinstrålning är solkorrigeringen noll.

Varför ökar inte de första två personerna den nödvändiga effekten på luftkonditioneringen?

Grundvärdet 100 W/m² förutsätter normal användning av ett bostadsrum, inklusive närvaro av en eller två personer. Extra värmetillskott läggs till från och med den tredje personen med 180 W för varje person utöver de två första.

Varför är den valda kapaciteten högre än den beräknade kylkapaciteten?

Luftkonditioneringssystem tillverkas i standardiserade nominella kapacitetsstorlekar, så en exakt överensstämmelse med det beräknade värdet är ovanlig. Kalkylatorn väljer den närmaste storleken som inte är lägre än det erforderliga kylbehovet och visar skillnaden som effektreserv. Om resultatet till exempel ligger mellan 9000 och 12000 BTU/h väljs storleken 12000 BTU/h.