Розрахунок потужності кондиціонера

Методика розрахунку потужності кондиціонера

Цей калькулятор потужності кондиціонера визначає необхідну холодопродуктивність для приміщення з урахуванням його розмірів, зовнішніх стін, теплоізоляції, площі скління, сонячного опромінення, температур, умов під дахом, кількості людей і тепловиділення побутових приладів. Результат розраховується в кВт і BTU/год, тому калькулятор допомагає виконати розрахунок потужності кондиціонера в кВт на м² і BTU та підібрати спліт-систему з достатньою холодопродуктивністю.

Розрахунок починається з питомої холодопродуктивності, визначеної за площею підлоги, після чого послідовно застосовуються поправки для фактичних умов приміщення. Тому приміщення з однаковою площею можуть потребувати різної потужності кондиціонера.

Орієнтири та рекомендації

Площа підлоги, об'єм приміщення та базова холодопродуктивність

Площа підлоги. Спочатку за довжиною приміщення L і шириною W, заданими в метрах, обчислюється площа підлоги A у м².

A = L × W

Об'єм приміщення. Об'єм V у м³ визначається множенням площі підлоги на висоту стелі H.

V = A × H

Базова холодопродуктивність. Для попереднього підбору побутових кондиціонерів за звичайних умов часто використовують орієнтир 100 Вт на 1 м² площі підлоги. Калькулятор використовує це значення як початкову точку.

Qarea = 100 × A

Наприклад, для приміщення площею 20 м² початкова холодопродуктивність становить 2000 Вт, або 2,0 кВт. Потім це значення коригується всіма наступними коефіцієнтами.

Поправка на висоту стелі

Еталонна висота стелі. Як вихідне значення використовується висота стелі 2,4 м. Якщо стеля вища або нижча, базова холодопродуктивність змінюється пропорційно об'єму приміщення.

Qheight = Qarea × H / 2.4

За висоти 2,4 м коефіцієнт дорівнює 1,00. Наприклад, за висоти стелі 3,0 м початкова потужність множиться на 3,0 / 2,4 = 1,25, тобто збільшується на 25%.

Поправка на зовнішню та внутрішню температуру

Різниця температур. Спочатку калькулятор визначає додатну різницю між зовнішньою температурою t_out і бажаною внутрішньою температурою t_in. Якщо зовнішня температура нижча за вибрану внутрішню, для цієї поправки використовується значення 0°C.

ΔT = max(0, tout - tin)

Температурний коефіцієнт. Як еталонну умову використано різницю температур 8°C. На кожен 1°C відхилення коефіцієнт змінюється на 2,5%.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

Щоб температурна поправка не ставала надмірною, коефіцієнт обмежується діапазоном від 0,85 до 1,20. Тому за ΔT 2°C або менше використовується коефіцієнт 0,85, за ΔT = 8°C коефіцієнт дорівнює 1,00, а за ΔT 16°C або більше застосовується максимальне значення 1,20.

Еталонна холодопродуктивність. Після врахування висоти стелі та температурної поправки отримується еталонне значення. Усі наступні поправки розраховуються відносно нього.

Qref = Qarea × H / 2.4 × kT

Зовнішні стіни та теплоізоляція

Частка зовнішніх стін. Для прямокутного приміщення калькулятор визначає сумарну довжину вибраних зовнішніх сторін. Ця довжина множиться на висоту стелі, після чого отримана площа зовнішніх стін порівнюється із загальною площею всіх чотирьох стін приміщення.

fwall = Aexternal / Aall walls

Площа вибраних зовнішніх стін визначається за повною геометричною площею стін. Віконні отвори не віднімаються, оскільки скління враховується окремо.

Поправка на частку зовнішніх стін. Еталонним вважається приміщення, у якому приблизно 50% загальної площі стін є зовнішніми. На кожні 50 процентних пунктів відхилення від цього значення холодопродуктивність змінюється на 10% від еталонної потужності.

Qexposure = Qref × 0.20 × (fwall - 0.50)

Наприклад, якщо всі чотири стіни зовнішні й їхня частка становить 100%, поправка дорівнює +10%. Якщо зовнішніх стін немає, поправка становить -10%.

Теплоізоляція зовнішніх стін. Додатковий коефіцієнт застосовується відповідно до вибраного рівня теплоізоляції:

• слабка теплоізоляція або стара будівля: +0,08;
• середня теплоізоляція: 0;
• хороша теплоізоляція або сучасна будівля: -0,08.

Вплив теплоізоляції зростає разом із часткою зовнішніх стін. За частки зовнішніх стін 50% застосовується повний зазначений коефіцієнт, а за 100% його вплив подвоюється. Множник цієї поправки обмежений максимальним значенням 2.

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

Загальна поправка для зовнішніх стін. Підсумкова поправка стін поєднує вплив площі зовнішніх стін та їхньої теплоізоляції.

Qwalls = Qexposure + Qins

Площа скління

Співвідношення площі вікон і площі підлоги. Площа вікон A_win порівнюється з площею підлоги. Як еталон використовується площа скління, що дорівнює 15% площі підлоги.

rwin = Awin / A

Якщо площа вікон дорівнює 15% площі підлоги, поправка на скління дорівнює нулю. Менша площа вікон зменшує розраховану холодопродуктивність, а більша збільшує її.

kwin = 0.08 × (rwin - 0.15) / 0.15

Коефіцієнт обмежується діапазоном від -0,08 до +0,12. Тому за відсутності зовнішнього скління поправка становить -8%; за частки скління 15% вона дорівнює 0%; за 30% становить +8%; а приблизно від 37,5% і вище досягає максимального значення +12%.

Qwin = Qref × kwin

Сонячне опромінення

Сонячна поправка. Вплив сонячного випромінювання розраховується окремо від площі скління, але масштабується відповідно до площі вікон відносно еталонної частки скління 15%.

• мало сонця або тінь більшу частину дня: коефіцієнт -0,05;
• помірне сонячне опромінення: коефіцієнт 0;
• сильне пряме сонячне опромінення, особливо з півдня або заходу: коефіцієнт +0,10.

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

Підсумкова сонячна поправка обмежена діапазоном від -10% до +20% еталонної холодопродуктивності. За площі скління 15% від площі підлоги тінь дає -5%, помірне опромінення 0%, а сильне пряме сонце +10%. За частки скління 30% або більше відповідні граничні значення становлять -10%, 0% і +20%.

Qsun = Qref × ksun,total

Дах і горище

Теплопритік зверху. Якщо над розраховуваним приміщенням розташоване інше приміщення, додаткова поправка не застосовується. Для приміщень безпосередньо під горищем або дахом використовуються такі значення:

• добре утеплене горище або дах: +5%;
• середня теплоізоляція горища або даху: +10%;
• слабо утеплений дах або дуже гаряче горище: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Люди та побутові прилади

Люди. Базовий розрахунок включає звичайну присутність до двох людей. Починаючи з третьої людини, додається 180 Вт за кожну додаткову особу.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Побутові прилади. Електрична потужність приладів, які працюють одночасно з кондиціонером, безпосередньо додається до холодильної нагрузки. Наприклад, прилади із сумарною робочою потужністю 300 Вт збільшують необхідну холодопродуктивність на ті самі 300 Вт.

Qequipment = Pequipment

Загальна холодопродуктивність

Сумування поправок. Підсумкова холодопродуктивність визначається від еталонної потужності після додавання всіх додатних і від'ємних поправок.

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

Підсумкове значення не може бути меншим за 0 Вт. Калькулятор також визначає питоме навантаження у Вт/м² та об'ємне навантаження у Вт/м³.

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Перерахунок у BTU/год і вибір типорозміру кондиціонера

Перерахунок одиниць. Розрахована холодопродуктивність у ватах переводиться в BTU/год за співвідношенням 1 Вт ≈ 3,412 BTU/год.

QBTU = Qtotal × 3.412

Вибір типорозміру кондиціонера. Калькулятор вибирає найменшу потужність, яка не нижча за розраховану потребу, з ряду 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 і 60000 BTU/год. Якщо результат перевищує 60000 BTU/год, значення округлюється вгору до наступної 1000 BTU/год.

Запас потужності. Відсоткове значення показує, наскільки вибрана номінальна потужність перевищує розраховану потребу в охолодженні.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

Посилання на європейські стандарти

EN 14511 «Кондиціонери, установки для охолодження рідини та теплові насоси для опалення й охолодження приміщень і технологічні охолоджувачі з електричними компресорами». Цей стандарт встановлює умови та методи визначення і випробування номінальної холодопродуктивності кліматичного обладнання. Тому під час вибору конкретної моделі розраховане значення слід порівнювати саме з холодопродуктивністю, заявленою виробником, а не з електричною потужністю, яку споживає кондиціонер.

EN 16798-1 «Енергетичні характеристики будівель. Вентиляція будівель. Частина 1: Вхідні параметри внутрішнього середовища для проєктування та оцінювання енергетичних характеристик будівель». Цей стандарт описує європейські підходи до параметрів внутрішнього середовища, включно з тепловими умовами в будівлях. Орієнтир 100 Вт/м² і процентні поправки, які використовує цей калькулятор, є розрахунковими припущеннями алгоритму, а не коефіцієнтами, безпосередньо встановленими цими стандартами.

FAQs

Чому потужність кондиціонера не розраховується лише за площею приміщення?

Однакова площа підлоги не обов'язково означає однакове холодильне навантаження. Висока стеля, зовнішні стіни, велика площа скління, пряме сонячне опромінення, гарячий дах, люди та працюючі прилади можуть значно збільшити необхідну потужність кондиціонера. Тому орієнтир 100 Вт/м² використовується лише як початкова база для подальших поправок.

Чому важливо вибирати фактичні зовнішні стіни?

У прямокутному приміщенні довгі та короткі стіни мають різну площу. Калькулятор використовує фактичну сумарну довжину вибраних зовнішніх сторін, тому одна довга зовнішня стіна впливає на результат інакше, ніж одна коротка. У квадратному приміщенні всі сторони мають однакову довжину, тому вибір конкретної сторони не змінює результат.

Як разом враховуються площа скління та сонячне опромінення?

Спочатку площа вікон порівнюється з площею підлоги й формується окрема поправка на скління. Потім сонячна поправка розраховується за тією самою площею вікон: чим більше скління, тим сильніший вплив прямого сонця або затінення. За помірного сонячного опромінення сонячна поправка дорівнює нулю.

Чому перші дві людини не збільшують необхідну потужність кондиціонера?

Базовий орієнтир 100 Вт/м² передбачає звичайне побутове використання приміщення, включно з присутністю однієї або двох людей. Додатковий теплопритік враховується починаючи з третьої людини і становить 180 Вт за кожну особу понад дві.

Чому вибраний типорозмір кондиціонера більший за розраховану холодопродуктивність?

Кондиціонери випускаються зі стандартними номінальними типорозмірами, тому точний збіг із розрахованим значенням трапляється рідко. Калькулятор вибирає найближчий типорозмір, який не нижчий за необхідну холодопродуктивність, і показує різницю як запас потужності. Наприклад, якщо результат знаходиться між 9000 і 12000 BTU/год, вибирається типорозмір 12000 BTU/год.