Практический калькулятор
HVAC | Инструменты проектирования ОВКВ и холодильного оборудования
Раздел 4.0: Выбор входных данных
Раздел 4.1: Информация о здании
Первый шаг в использовании практического калькулятора ОВКВ — это ввод информации о здании, такой как кондиционируемая площадь здания, тип здания, здание. Форма и расположение здания. Каждый из этих вариантов будет подробно рассмотрен в этом разделе.
Секция 4.1.1: Площадь здания
Площадь здания – это не общая площадь, а только площадь здания, которая будет кондиционироваться. Например, механические/электрические помещения, ванные комнаты, складские помещения часто не кондиционируются. Помещения без кондиционеров должны быть исключены из ввода площади здания.
В приведенном выше примере офисного здания вы должны использовать значение 110 000 кв.
футов в практическом калькуляторе HVAC.
Раздел 4.1.2: Типы зданий
Тип здания используется для обеспечения соответствующего значения квадратного фута на тонну и воздушного потока (CFM) на квадратный фут.
Квартира средней/высокой этажности
Описание: Этот тип здания можно использовать для квартир или кондоминиумов, которые больше, чем дома на одну семью или многоквартирные дома. Многоквартирный дом этого типа может быть высотным, более 10 этажей, или среднеэтажным, от 5 до 10 этажей. Эти квартиры часто обслуживаются центральной системой HVAC, но также могут обслуживаться отдельными сплит-системами на квартиру. Помещения внутри квартиры могут быть студиями, однокомнатными и более просторными.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения мощности и воздушного потока соответствуют квартирам в более жарком/влажном климате с большим количеством внешних окон (окна и /или световые люки).
Зрительный зал, Церковь, Театр:
Описание: Зрительные залы, церкви и театры характеризуются высокими значениями плотности людей. Эти люди также имеют малоподвижный уровень активности. Эти типы зданий имеют высокие нагрузки по охлаждению людей и большие потребности в наружном воздухе. Другие места сбора, такие как столовые, также могут использовать этот тип здания. Кухни не следует включать в зону столовой, потому что нагрузка на кухню зависит, прежде всего, от конкретного оборудования.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям, расположенным в более жарком/влажном климате, так как в них основная нагрузка типы зданий будут из-за большого количества вентиляционного воздуха, необходимого для всех людей. Более низкие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям с более высоким значением квадратного фута на человека.
Как правило, вы не будете находиться в диапазоне 400 квадратных футов на тонну, потому что эти типы зданий стараются вместить как можно больше людей. Наиболее вероятно значение в диапазоне 250 квадратных футов на тонну и 1,5 кубических футов в минуту на квадратный фут.
Подробнее см. в магазине
Начальная школа, средняя школа, колледж:
Описание: Этот тип здания можно использовать для начальных школ, старших классов, университетов и колледжей. К сожалению, этот тип здания не может быть использован для дошкольных и детских учреждений. Для этого типа здания характерны в первую очередь помещения классного типа с высокой плотностью людей. В этом типе здания могут быть вспомогательные помещения с кондиционированием воздуха, такие как офисы и сборочные помещения, при условии, что эти помещения не превышают 20% от общей площади здания. Если у вас есть большие офисные помещения или сборочные площади, выделите эти площади с помощью отдельного калькулятора.
4. Охлаждающая нагрузка для начальной, старшей школы, колледжа, эмпирическое правило Охлаждающая нагрузка: Как и в предыдущей записи для сборок, более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям с более высокими значениями площади на человека в квадратном футе. и здания, расположенные в более жарком и влажном климате.
Фабрика, Промышленность:
Описание: Фабрики и здания промышленного типа обычно имеют низкие внешние нагрузки, низкую нагрузку людей, но высокую нагрузку оборудования. Эти нагрузки в первую очередь являются ощутимыми, что приводит к более высоким требованиям к воздушному потоку. Могут быть небольшие вспомогательные конференц-залы или офисные помещения, поддерживающие здание, которые вы все равно можете включить в площадь, если эти вспомогательные помещения не превышают 20% от общей площади здания.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям с более высокой плотностью оборудования, которым либо требуется приток свежего воздуха, либо выделяется большое количество тепла.
Расположение не должно влиять на здания, которые имеют минимальную потребность в свежем воздухе, потому что эти фабрики и здания промышленного типа редко имеют окна.
Больница, медицинская:
Описание: Больницы и медицинские учреждения состоят в основном из палат для пациентов, кабинетов врачей, постов медсестер, залов ожидания и вспомогательных вспомогательных помещений. Вы не должны включать операционные или лаборатории, которым требуется 100% наружный воздух (OAIR). Существует еще один тип здания для этих типов помещений, который называется 100% OAIR. В больницах и медицинских учреждениях есть много специального оборудования, такого как обогреватели и инкубаторы, которые способствуют охлаждению. Кроме того, эти здания также требуют большей вентиляции для поддержания определенной скорости воздухообмена.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям с большим количеством тепловыделяющего медицинского оборудования, например, зданию с аппаратами МРТ или родильным залам, а не кабинет стоматолога, в котором установлено меньшее теплопроизводящее оборудование.
Некоторые медицинские учреждения также включают больше окон, что приведет к увеличению значений тоннажа и воздушного потока.
Гостиница, Мотель, Общежитие:
Описание: Гостиницы, мотели и общежития состоят в основном из комнат для сна. Подсобные помещения, такие как офисы и приемные, также включены в эту площадь здания. Эти здания также имеют лифты и характеризуются высоким процентом оконного проема. Невысокие здания, такие как жилые дома, не должны включаться в этот тип зданий. Квартиры с проходом следует использовать по типу жилого дома. Рестораны, расположенные в этих зданиях, могут использовать тип здания Магазины.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям с большим количеством теплопроизводящего медицинского оборудования, например, зданию с аппаратами МРТ или родильным залам.
в отличие от стоматологического кабинета, в котором установлено меньшее теплопроизводящее оборудование. Некоторые медицинские учреждения также включают больше окон, что приведет к увеличению значений тоннажа и воздушного потока.
Библиотека, музей:
Описание: Библиотеки и музеи состоят из помещений с большими открытыми площадками и чаще всего с минимальными окнами. Эти помещения имеют более строгий контроль температуры и влажности, чтобы поддерживать состояние экспонатов и книг. В помещениях также обычно больше места для экспонатов и книг, что оставляет меньше места для людей. В этих помещениях также имеется минимальное теплопроизводящее оборудование.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям, в которых может разместиться больше людей. Например, в здании с небольшим количеством экспонатов, например в художественной галерее, будет меньше места для выставок, не производящих тепло, но больше места для людей.
Увеличение количества людей приведет к увеличению нагрузки на охлаждение. Иногда эти здания будут иметь более высокий процент оконных проемов на внешней конструкции, что также увеличит охлаждающую нагрузку в сторону более высокого предела диапазона.
Подробнее см. в магазине
Офис:
Описание: Офисы состоят из кабинок, где примерно на каждые 140 квадратных футов приходится один человек. В каждой кабине обычно есть один компьютер и один экран. Частные офисы и вспомогательные помещения, такие как конференц-залы и комнаты отдыха, также включены в площадь здания. Большие столовые для сотрудников, площадь которых превышает 20% от общей площади здания, не должны включаться в площадь здания.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока соответствуют зданиям с более высокой вычислительной нагрузкой и более высокой нагрузкой людей.
В некоторых офисных зданиях есть сотрудники с несколькими экранами и меньшей площадью на человека. Примером такого типа здания может быть правительственный командный центр. Другие офисные здания также могут иметь более высокий процент окон, что приведет к более высоким нагрузкам, или большие принтеры и копировальные аппараты также могут вызвать более высокие нагрузки.
Жилой дом:
Описание: Тип жилого дома включает небольшие и большие дома на одну семью. Также включены квартиры типа Walk-up, которые находятся в диапазоне от 1 до 5 этажей. В этих зданиях минимальное количество оборудования, такого как телевизоры и компьютеры. Печи и плиты, которые используются лишь изредка, обычно не влияют на расчетную охлаждающую нагрузку. Небольшие прачечные и помещения общего пользования также могут быть включены в площадь здания, если эти площади не превышают 20% от общей площади здания.
Охлаждающая нагрузка: В больших домах на одну семью и квартирах с высоким процентом оконных проемов на внешнем фасаде значения тоннажа и воздушного потока ближе к верхней границе диапазона.
Серверы, компьютеры, электроника:
Описание: Эти типы помещений в основном предназначены для зданий с большим количеством серверных стоек или большим количеством электронного оборудования. В этих зданиях обычно почти нет людей и еще меньше окон. Там может быть несколько офисов поддержки, но большая часть нагрузки на охлаждение приходится на серверы или электронное оборудование. Этот тип оборудования может производить большое количество тепла и занимать очень мало места, что приводит к более высоким воздушным потокам на квадратный фут. Кроме того, серверы сложены в стойки, чтобы занимать еще меньше места.
Охлаждающая нагрузка: Значения охлаждающей нагрузки будут сильно различаться в зависимости от количества серверов или электроники в пространстве. Если вы можете получить значения мощности оборудования в кВт или количество стоек, вы сможете лучше оценить охлаждающую нагрузку.
В этом калькуляторе следует использовать только диапазон охлаждающей нагрузки, если информация об оборудовании неизвестна.
Магазины, торговые центры:
Описание: Этот тип зданий включает магазины шаговой доступности, супермаркеты (за исключением холодильной нагрузки для морозильных камер), аптеки, розничные магазины, парикмахерские, рестораны и кафетерии. В этих помещениях в основном работают люди с уровнем активности чуть выше сидячего. Также распространены высокие нагрузки на окна и минимальные нагрузки на оборудование, за исключением телевизионных экранов.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и воздушного потока относятся к зданиям с необычно большим количеством окон и более высокой плотностью людей, чем обычно. Например, парикмахерские и бутики могут иметь меньшую нагрузку людей и только один фасад с остеклением, что соответствует более низким значениям охлаждающей нагрузки.
Рестораны, кафетерии и крупные универмаги с более высокими значениями плотности людей и несколькими фасадами с окнами будут иметь более высокие значения холодильной нагрузки.
100% наружный воздух (лаборатории, больницы):
Описание: 100% наружный воздух в таких помещениях, как лаборатории и больничные помещения, обычно имеют вытяжные шкафы или большое количество отработанного воздуха, необходимого для удаления загрязняющих веществ из помещения. Затем этот воздух должен быть заменен кондиционированным воздухом. Эти здания также имеют минимальные оконные проемы и, следовательно, низкие внешние нагрузки. Минимальные нагрузки за счет компьютеров и другого теплопроизводящего оборудования.
Охлаждающая нагрузка: Более высокие значения тоннажа и расхода воздуха в диапазоне должны непосредственно соответствовать местам расположения зданий с более жаркими и влажными расчетными условиями .
В некоторых лабораториях может быть оборудование промышленного типа или другое оборудование с высокой теплопроизводительностью, что приведет к тому, что значения охлаждающей нагрузки и воздушного потока будут находиться в верхней части диапазона. Нижняя граница диапазона больше применима к зданиям, в которых есть только компьютеры, копировальные аппараты и другое оборудование офисного типа.
Подробнее см. в магазине
Раздел 4.1.3: Форма здания
Форма здания определяет гидравлически удаленный участок для расчетов насоса охлажденной воды и вентиляционной установки. Если вы выберете здание квадратного типа, то гидравлически удаленная длина будет в два раза больше стороны здания. Если вы выбрали здание прямоугольного типа, то гидравлически удаленная длина равна длине плюс ширина прямоугольника. Сторона квадратного здания и длина/ширина прямоугольного здания находятся с помощью приведенных ниже уравнений.
Раздел 4.1.4: Местоположение здания
Параметры, доступные в раскрывающемся меню, могут не совсем точно соответствовать местоположению вашего здания. В этом случае вы должны найти данные ближайшей метеостанции в ASHRAE Fundamentals или по следующей ссылке ниже. Затем вам нужно найти значение 0,4% охлаждения по сухому термометру и соответствующий клапан смоченного термометра и вставить эти значения, чтобы переопределить данные о местоположении. Далее вам нужно найти 1% вентиль с сухим термометром и вставить это значение.
Значения 0,4 % и 1 % соответствуют количеству часов, в течение которых температура в этом месте будет соответствовать этим значениям или хуже в течение года. Например, расчетная нагрузка по холоду вне помещений имеет расчетное значение 0,4 %, что означает, что расчетные условия вне помещения будут иметь место приблизительно 35 часов в году.
0,4%*8780 часов=35,04 часа
Обратные значения этих значений также могут встречаться в области HVAC.
Например, если вы проектируете свою систему HVAC для проектных условий 0,4% наружного воздуха, ваша система может выдержать нагрузку на охлаждение 99,6% часов в течение года.
Следующий термин, который вы должны понимать, это среднее значение совпадения. Это среднее значение совпадающих значений при расчетных условиях вне помещения. Например, предположим, что значение сухого термометра при охлаждении 0,4% составляет 99 °F. Это значение или выше встречается в 0,4% часов в течение года. Однако, когда температура по сухому термометру больше или равна 99 °F, существует также набор совпадающих значений для смоченного термометра. Условия могут быть следующими: 99 °F/87 °F, 99 °F/84 °F, 100 °F/89 °F и т. д. Среднее значение всех значений смоченного термометра за 35,04 часа является средним совпадающим значением смоченного термометра.
В предыдущей таблице показаны условия выборки, чтобы помочь укрепить концепцию средних совпадающих значений.
Образец A представляет собой охлаждение по сухому термометру на 0,4% при 98,5 °F и среднее совпадение по влажному термометру 66,3 °F. Образец B представляет собой 1%-ное охлаждение по сухому термометру и средние совпадающие значения по влажному термометру. Можно было бы ожидать, что эти значения будут ниже, поскольку они встречаются в большем проценте случаев, и это действительно показывает, что значения ниже. Образец C показывает 0,4% испарения смоченного термометра. Только 0,4% часов в году имеют состояние смоченного термометра этого значения или выше. Совпадающий средний сухой термометр в этих условиях показан как 92,8 °F.
Раздел 4.2: Выбор типа системы охлаждения
Можно выбрать четыре типа системы. Краткое описание каждой системы показано в таблице ниже, а затем каждая система рассматривается более подробно после этого раздела.
В предыдущей таблице указан диапазон тонн для каждого типа системы.
Эта таблица была создана с упором на рентабельность инвестиций. В сплит-системе конденсатор и испаритель охлаждаются воздухом, что приводит к низкой тепловой эффективности теплопередачи. Это увеличит потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы. В системе водяного охлаждения с воздушным охлаждением конденсатор охлаждается воздухом, а испаритель охлаждается охлажденной водой. Это повышает эффективность, но также увеличивает первоначальную стоимость строительства. Увеличение первоначальных затрат на строительство позволит получить достаточную экономию электроэнергии только в том случае, если степень охлаждения высока. Наконец, в системе водяного охлаждения конденсатор и испаритель охлаждаются водой. Конденсатор охлаждается конденсаторной водой, а испаритель охлаждается охлажденной водой. Это увеличивает КПД при полной нагрузке до 0,6 кВт/т.
Подробнее см. в магазине
Раздел 4.2.1: Сплит-система/Комплектный кондиционер
Сплит-системы состоят из наружного конденсаторного блока с воздушным охлаждением и внутреннего фанкойла.
Между двумя блоками находятся два набора трубопроводов хладагента. Калькулятор рассчитает общий тоннаж, необходимый для охлаждения здания, а также разделит общий тоннаж поровну между количеством конденсаторов с воздушным охлаждением или фанкойлов, которые будут в вашей системе. Например, вы можете установить по одному фанкойлу на каждую комнату в двухэтажной квартире. Тем не менее, вы можете иметь один большой конденсаторный блок с воздушным охлаждением на каждом этаже, всего два конденсаторных блока с воздушным охлаждением.
Трубопровод хладагента состоит из линии подачи жидкого хладагента (RL) и линии возврата горячего газообразного хладагента (RG). Жидкий хладагент (RL) поступает в фанкойл, где он сначала превращается в холодную насыщенную жидкость, а затем испаряется, поскольку жидкость используется для охлаждения воздуха, продуваемого через змеевики испарителя.
Затем газообразный хладагент (RG) направляется обратно в конденсаторную установку с воздушным охлаждением, где газ сжимается, затем охлаждается и превращается в жидкость с помощью конденсаторных змеевиков и вентиляторов. Наконец, жидкий хладагент (RL) затем направляется обратно в фанкойл, и цикл повторяется.
Раздел 4.2.2: Система водяного охлаждения с воздушным охлаждением Тип
Система водяного охлаждения с воздушным охлаждением состоит как минимум из одного чиллера с воздушным охлаждением, который использует наружный воздух для отвода тепла в холодильном цикле. Эта система включает чиллеры с воздушным охлаждением, расположенные на открытом воздухе, насосы охлажденной воды, которые также могут быть или не быть расположены на открытом воздухе. Внутри здания находятся вентиляционные установки с охлажденной водой (AHU) или фанкойлы (FCU). Эти блоки обычно состоят из змеевика охлажденной воды, нагревательного змеевика, фильтра и вентилятора/двигателя.
Дополнительное оборудование, такое как система очистки воды, расширительный бак и воздухоотделитель, также включены в эту систему. Тем не менее, эти части оборудования не требуют значительной мощности. На воздушной стороне системы в этой системе также предусмотрены воздухообрабатывающие агрегаты и/или фанкойлы. Раздел 4.2.3: Система водяного охлаждения с водяным охлаждением, тип
Система водяного охлаждения с водяным охлаждением состоит как минимум из одного чиллера с водяным охлаждением, в котором вода конденсатора используется для отвода тепла в холодильном цикле. Эта система включает чиллеры с водяным охлаждением, насосы охлажденной воды, водяные насосы конденсатора и вспомогательное оборудование, такое как система очистки воды, расширительный бак и сепаратор воздуха, все они расположены внутри помещения. Кроме того, внутри здания установлены вентиляционные установки с охлажденной водой (AHU) или фанкойлы (FCU). Эти блоки обычно состоят из змеевика охлажденной воды, нагревательного змеевика, фильтра и вентилятора/двигателя.
На открытом воздухе расположены градирни, которые используют испарительное охлаждение для охлаждения воды конденсатора.
Раздел 4.3: Выбор типа системы отопления
Как рассчитать потери тепла в доме [Формула потерь тепла]
Прежде чем выбрать конкретную систему теплого пола для своего дома, необходимо провести энергоаудит. Это отличный способ точно определить области, в которых происходит потеря тепла, и получить профессиональные рекомендации по наиболее эффективному способу ее устранения.
Чтобы выбрать правильную систему, вам необходимо знать, сколько БТЕ (британских тепловых единиц) требуется для замены тепла, уходящего из вашего дома через стены и другие поверхности. Он определяется путем расчета тепловой нагрузки, который состоит из расчета поверхностных тепловых потерь и тепловых потерь из-за инфильтрации воздуха.
Эта статья будет служить нетехническим руководством к тому, что происходит во время энергоаудита и как производятся расчеты.
Для заключительного аудита рекомендуется привлечь подрядчика или проектировщика систем, однако вы можете подготовиться к энергоаудиту, загерметизировав очевидные протечки вокруг окон и дверей и выяснив места, где требуется теплоизоляция.
6 шагов для расчета теплопотерь
1. Определение расчетной температуры
Первым шагом является определение разницы между идеальной температурой внутри вашего дома и средней температурой, ниже которой в вашем географическом регионе никогда не бывает зимой.
Результат этого расчета будет называться Дельта Т. Если расчетная температура внутри вашего дома составляет около 68 градусов, а средняя зимняя температура снаружи равна 40, то Дельта Т = 28 градусов, что является разницей между ними.
2. Вычислите площадь поверхности
Площадь поверхности или площадь стены дома будет равна общей длине наружных стен x высоте этих стен минус квадратные метры дверей и окон в этой стене. Потери тепла через двери и окна следует рассчитывать отдельно. Если длина вашей внешней стены составляет 25 футов, а высота стены — 8 футов, то площадь поверхности будет 25 футов x 8 футов = 200 квадратных футов. Если бы в стенах было 36 квадратных футов окон и дверей, расчет площади поверхности был бы 200 — 36 = 164 квадратных фута.
3. Рассчитайте R-значение и U-значение
R-значение стены будет основано на изоляции в стене. Неизолированная жилая стена 2 × 4 будет иметь значение R 4, в то время как та же стена с изоляцией, одобренной нормами, будет иметь значение R 14,3.
Чтобы получить значение U, разделите значение R на 1. Значение U в этом примере будет равно 0,07.
4. Расчет поверхностных тепловых потерь
Тепловые потери в стене измеряются в БТЕ и формула представляет собой значение U x площадь стены x дельта Т. В нашем примере это будет: 0,07 x 164 x 28 = 321,44 БТЕ·ч. (Британские тепловые единицы в час). Это количество тепла, которое уходит через наружные стены в зависимости от количества изоляции в них. Другой расчет внутренней поверхности предназначен для потолка. Типовой изоляцией потолка будет R-19.который имеет значение U 0,53. Это приводит к потере 5 565 БТЕ в час.
Чтобы рассчитать потери тепла окнами и дверями, вам нужно будет подставить их значения U в эту формулу и прибавить к сумме. Например, дверь из цельного дерева со значением R, равным 4, будет иметь значение U, равное 0,25. Формула будет выглядеть так: 0,25 x 21 (3’x7’) x 28 = 147 потерь БТЕ в час через одну дверь. Окно размером 3×5 футов со значением U 0,65 будет терять 273 БТЕ в час.
5. Расчет тепловых потерь при инфильтрации воздуха
Тепловые потери при инфильтрации воздуха – это неконтролируемые потери тепла через швы в конструкции и щели вокруг дверей и окон. На эту цифру влияют ветер и перепады давления между внешней и внутренней частью дома, которые заставляют воздух перемещаться внутри дома, тем самым вызывая потери тепла, когда этот воздух выходит из комнаты. Формула: Объем помещения x Дельта T x Обмен воздуха в час x 0,018. В нашем примере мы предположим, что высота комнаты составляет 25 x 15 x 8 футов. Это дает нам объем комнаты 3000 кубических футов. Подставляя это в формулу, мы видим: 3000 x 28 x 4 x 0,018 = 6048 BTUH.
6. Расчет суммарных теплопотерь
Суммарные теплопотери стен определяются суммированием теплопотерь стен, окон, дверей и потолка: (стены) 321,44 + (окно) 273 + (дверь) 147 + (потолок) 5565 = (Общие тепловые потери стены) 6 306,44 БТЕ·ч.
Общие потери тепла получаются путем прибавления к этой цифре потерь тепла на инфильтрацию воздуха:
6 306,44 + 6 048 = 12 354,44 БТЕ в час потерь, которые должны быть обеспечены системой отопления для поддержания внутренней температуры 68 градусов.
Всегда работайте с опытным специалистом
Компании, специализирующиеся на энергетическом моделировании или энергетическом аудите, имеют опытных технических специалистов, которые используют новейшие технологии для выявления точек потери тепла, а также проникновения воздуха и влаги. Выявление этих областей часто невозможно с помощью визуального осмотра, поскольку они скрыты под полом, за стенами и над потолком. Именно поэтому настоятельно рекомендуется обратиться в профессиональную компанию для проведения проверки.
Используйте теплый пол для эффективного обогрева дома
Нет ничего более удобного, чем теплый пол, касающийся холодных ног зимой, а электрический теплый пол — это идеальная система для дополнительного обогрева помещения или всего дома. Системы подогрева пола нагреваются за считанные минуты, а не часы, что экономит ваши деньги и энергию. Наши системы одобрены UL и обеспечивают мягкий, равномерный нагрев поверхности пола, предотвращая появление горячих и холодных точек в помещении и оставляя температуру воздуха ниже, чем при других традиционных методах обогрева.