Самостоятельный расч т тепловой мощности

Самостоятельный расчёт тепловой мощности

Каталог статей

• 05 декабря 2018 09:37:54
• Отзывов:
• Просмотров: 22437
• 

Начало выполнения подготовки проекта отопления, как жилых загородных домов, так и производственных комплексов, следует с теплотехнического расчёта. В качестве источника тепла предполагается тепловая пушка.

Что представляет собой теплотехнический расчёт?

Расчёт тепловых потерь является основополагающим документом, призванным решать такую задачу, как организация теплоснабжения сооружения. Он определяет суточное и годовое потребление тепла, минимальную потребность жилого либо промышленного объекта в тепловой энергии и тепловые потери для каждого помещения.
Решая такую задачу, как теплотехнический расчёт, следует учитывать комплекс характеристик объекта:

1. Тип объекта (частный дом, одноэтажное либо многоэтажное здание, административное, производственное или складское).
2. Количество проживающих в здании либо работающих в одну смену человек, количество точек подачи горячей воды.
3. Архитектурная часть (габариты крыши, стен, полов, размеры дверных и оконных проёмов).
4. Специальные данные, например, количество рабочих дней в году (для производств), продолжительность отопительного сезона (для объектов любого типа).
5. Температурные режимы в каждом из помещений объекта (их определяет CHиП 2.04.05-91).
6. Функциональное назначение (складское производственное, жилое, административное или бытовое).
7. Конструкции крыши, наружных стен, полов (тип утепляющих прослоек и применяемых материалов, толщина перекрытий).

Зачем нужен теплотехнический расчёт?

• Чтобы определить мощность котла.
  Предположим, Вы приняли решение снабдить загородный дом либо предприятие системой автономного отопления. Чтобы определиться с выбором оборудования, в первую очередь потребуется рассчитать мощность отопительной установки, которая понадобится для бесперебойной работы горячего водоснабжения, кондиционирования, систем вентиляции, а также эффективного обогрева здания. Определяется мощность автономной отопительной системы, как общая сумма тепловых затрат на обогрев всех помещений, а также тепловых затрат на прочие технологические нужды. Отопительная система должна обладать определённым запасом мощности, чтобы работа при пиковых нагрузках не сократила срок её службы.
• Для выполнения согласования на газификацию объекта и получения ТУ.
  Получить разрешение на газификацию объекта необходимо в том случае, если используется природный газ в качестве топлива для котла. Для получения ТУ потребуется предоставить значения годового расхода топлива (природного газа), а также суммарные значения мощности тепловых источников (Гкал/час). Эти показатели определяются в результате проведения теплового расчёта. Согласование проекта на осуществление газификации объекта – это более дорогостоящий и продолжительный метод организации автономного отопления, по отношению к монтажу отопительных систем, функционирующих на отработанных маслах, установка которых не требует согласований и разрешений.
• Для выбора подходящего оборудования.
  Данные теплового расчёта являются определяющим фактором при выборе приборов для отопления объектов. Следует учитывать множество параметров – ориентацию по сторонам света, габариты дверных и оконных проёмов, размеры помещений и их расположение в здании.

Как происходит теплотехнический расчёт

Можно воспользоваться упрощённой формулой, чтобы определить минимально допустимую мощность тепловых систем:

Q_т – это тепловая нагрузка на определённое помещение;
K – коэффициент теплопотерь здания;
V – объём (в м 3 ) отапливаемого помещения (ширина комнаты на длину и высоту);
ΔT – разница (обозначена С) между необходимой температурой воздуха внутри и температурой снаружи.

Такой показатель, как коэффициент потерь тепла (К), зависит от изоляции и типа конструкции помещения. Можно использовать упрощённые значения, рассчитанные для объектов разных типов:

• K = от 0,6-ти до 0,9-ти (повышенная степень теплоизоляции). Небольшое количество окон, снабжённых сдвоенными рамами, стены из кирпича с двойной теплоизоляцией, крыша из высококачественного материала, массивное основание пола;
• К = от 1-го до 1,9-ти (теплоизоляция средней степени). Двойная кирпичная кладка, крыша с обычной кровлей, небольшое количество окон;
• K = от 2-х до 2,9 (низкая теплоизоляция). Конструкция сооружения упрощённая, кирпичная кладка одинарная.
• K = 3-х – 4-х (отсутствие теплоизоляции). Сооружение из металлического или гофрированного листа либо упрощённая деревянная конструкция.

Определяя разницу между требуемой температурой внутри обогреваемого объёма и температурой снаружи (ΔT), следует исходить из степени комфорта, которую Вы желаете получить от тепловой установки, а также из климатических особенностей того региона, в котором находится объект. В качестве параметра по умолчанию принимаются значения, определённые CHиП 2.04.05-91:

• +18 – общественные здания и производственные цеха;
• +12 – комплексы высотного складирования, склады;
• + 5 – гаражи, а также склады без постоянного обслуживания.

Расчёт по упрощённой формуле не позволяет учитывать различия тепловых потерь здания в зависимости от типа ограждающих конструкций, утепления и размещения помещений. Так, например, больше тепла потребуют комнаты с большими окнами, высокими потолками и угловые помещения. В то же время минимальными тепловыми потерями отличаются помещения, которые не имеют внешних ограждений. Желательно использовать следующую формулу при расчёте такого параметра, как минимальная тепловая мощность:

Qт (kВт/час)=(100 Вт/м 2 * S (м 2 ) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000, где

S – площадь комнаты, м 2 ;
Bт/м 2 – удельная величина потерь тепла (65-80 ватт/м 2 ). В этот показатель входят утечки тепла через вентиляцию, поглощения стенами, окнами и прочие виды утечек;
К1 – коэффициент утечки тепла через окна:

• при наличии тройного стеклопакета К1 = 0,85;
• если стеклопакет двойной, то К1 = 1,0;
• при стандартном остеклении К1 = 1,27;

К2 – коэффициент потерь тепла стен:

• высокая теплоизоляция (показатель К2 = 0,854);
• утеплитель толщиной 150 мм либо стены в два кирпича (показатель К2=1,0);
• низкая теплоизоляция (показатель К2=1,27);

К3 – показатель, определяющий соотношение площадей (S) окон и пола:

• 50% КЗ=1,2;
• 40% КЗ=1,1;
• 30% КЗ=1,0;
• 20% КЗ=0,9;
• 10% КЗ=0,8;

К4 – коэффициент температуры вне помещения:

• -35°C K4=1,5;
• -25°C K4=1,3;
• -20°C K4=1,1;
• -15°C K4=0,9;
• -10°C K4=0,7;

К5 – количество выходящих наружу стен:

• четыре стены К5=1,4;
• три стены К5=1,3;
• две стены К5=1,2;
• одна стена К5=1,1;

К6 – тип теплоизоляции помещения, которое располагается над отапливаемым:

• обогреваемое К6-0,8;
• теплая мансарда К6=0,9;
• не отапливаемый чердак К6=1,0;

К7 –высота потолков:

• 4,5 метра К7=1,2;
• 4,0 метра K7=1,15;
• 3,5 метра К7=1,1;
• 3,0 метра К7=1,05;
• 2,5 метра K7=1,0.

Приведём в качестве примера расчёт минимальной мощности отопительной автономной установки (по двум формулам) для отдельно стоящего сервисного помещения СТО (высота потолка 4м, площадь 250 м 2 , объём 1000 м3, окна большие с обычным остеклением, теплоизоляция потолка и стен отсутствует, конструкция – упрощённая).

По упрощённому расчёту:

Q_т (кВт/час) = V * ΔT * K/860=1000 *30*4/860=139,53 кВт, где

V — объем воздуха в отапливаемом помещении (250 *4), м 3 ;
ΔT — разница показателей между температурой воздуха извне комнаты и требуемой температурой воздуха внутри помещения (30°С);
К — коэффициент теплопотерь строения (для зданий без теплоизоляции К = 4,0);
860 — перевод в кВт/час.

Более точный расчёт:

Q_т (кВт/час) = (100 Вт/м 2 * S (м 2 ) * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 * K6 * K7)/1000 = 100*250*1,27*1,27*1,1*1,5*1,4*1*1,15/1000=107,12 кВт/час, где

S – площадь помещения, для которого выполняется расчёт (250 м 2 );
K1 – параметр утечки тепла через окна (стандартное остекление, показатель К1 равен 1,27);
К2 – значение утечки тепла через стены (плохая теплоизоляция, показатель К2 соответствует 1,27);
К3 – параметр соотношения габаритов окон к площади пола (40%, показатель К3 равен 1,1);
K4 – значение температуры снаружи (-35 °C, показатель K4 соответствует 1,5);
K5 – количество стен, которые выходят наружу (в данном случае четыре К5 равен 1,4);
К6 – показатель, определяющий тип помещения, расположенного непосредственно над отапливаемым (чердак без утепления К6=1,0);
K7 – показатель, определяющий высоту потолков (4,0 м, параметр К7 соответствует 1,15).

Как можно видеть из произведённого расчёта, вторая формула предпочтительнее для расчёта мощности отопительных установок, поскольку она учитывает гораздо большее количество параметров (особенно если необходимо определить параметры маломощного оборудования, предназначенного для эксплуатации в небольших помещениях). К полученному результату надо приплюсовать небольшой запас по мощности для увеличения срока эксплуатации теплового оборудования.
Выполнив несложные расчёты, Вы сможете без помощи специалистов определить необходимую мощность автономной отопительной системы для оснащения объектов жилого или промышленного назначения.

Купить тепловую пушку и другое обогреватели можно на сайте компании или посетив наш розничный магазин.

Источник

Расчет тепловой мощности оборудования

Эффективность работы отопительного оборудования напрямую связана с показателем тепловой мощности. От нее зависит комфортность и уют в помещении, обогреваемом посредством газа, дров или электричества. Поэтому пользователю важно знать, что собой представляет эта физическая величина и как она рассчитывается в каждом конкретном случае.

1. Определение понятия тепловой мощности
2. Необходимые характеристики
3. Факторы, влияющие на потребность в тепле
4. Для прибора (батареи отопления)
5. Зачем нужен расчет мощностного показателя
6. Расчет тепловой мощности
7. Более точный тепловой расчет

Определение понятия тепловой мощности

Под мощностью тепловыделения понимается количество теплоты, образующееся при преобразовании исходного носителя в энергию обогрева. Этот показатель отличен по величине для разных видов энергоносителей и рассчитывается для каждого из них индивидуально. Для газовых котлов он зависит от объема природного или сжиженного газа, подводимого к горелке в единицу времени.

При рассмотрении электрических аналогов этот параметр напрямую связан с мощностью электроэнергии, потребляемой агрегатом от сети 220 или 380 Вольт и его тепловым КПД. Соотношение тепловых и электрических мощностей задается специальными формулами, переводящими одно значение в другое.

Необходимые характеристики

Расчет тепловой мощности очень важен, так как его результаты необходимы для определения параметров выбираемого образца отопительного оборудования. К последним традиционно относятся:

• электрическая мощность агрегата для энергозависимых моделей;
• эффективность преобразования (или КПД котла);
• производительность, определяемая как количество тепла, формируемое устройством в единицу времени.

Модели котлов, подключаемых к электросети, относятся к оборудованию с потребляемой мощностью системы отопления, приводимой к количеству сжигаемого твердого или газообразного топлива. Для независимых от электричества образов этот параметр определяется напрямую – без перерасчета на затраченную электроэнергию.

Эффективность работы любого отопительного агрегата в значительной мере зависит от правильности выбора узла, обеспечивающего преобразование тепловой энергии (теплообменника). Грамотное решение этого вопроса позволяет получить требуемую теплопроизводительность и комфортно чувствовать себя в доме даже в самые морозные дни.

Избытки по тепловой мощности нежелательны, поскольку в этом случае часть расходуемых средств тратится впустую.

Факторы, влияющие на потребность в тепле

К основным факторам, определяющим потребность в тепловой энергии для помещения, относят:

• полный объем нагреваемых пространств;
• тип и качество утеплительного материала;
• климатическая зона, в которой располагается здание.

От объема помещения зависит количество воздушного пространства, нуждающегося в обогреве. Чем объемнее отапливаемое помещение, тем больше тепла потребуется для поддержания нужного микроклимата. При одинаковой высоте потолков (порядка 2,5 метров) обычно применяется упрощенный расчет, при котором за основу берется площадь комнаты.

О качестве утепления судят по способам теплоизоляции стен, а также по площади и комплекту окон и дверей. Учитывается также вид остекления – простой и тройной стеклопакет различны по тепловым потерям. Влияние климатического фактора сказывается при прочих равных условиях и учитывается как разность температур на улице и в комнате, где установлен котел.

Для прибора (батареи отопления)

При рассмотрении факторов, влияющих на мощность нагрева радиаторов отопления, выделяются три основных:

• показатель, соответствующий разнице нагрева теплоносителя и окружающей воздушной среды – с его повышением увеличивается тепловая мощность;
• площадь поверхности, отдающей тепло;
• теплопроводность используемого материала.

В этом случае наблюдается та же линейная зависимость: с увеличением поверхности батареи возрастает и величина тепловой отдачи. По этой причине многие современные отопительные радиаторы дополняются специальными алюминиевыми ребрами, повышающими общую теплоотдачу.

Зачем нужен расчет мощностного показателя

Потребность в определении мощности объясняется тем, что основные характеристики котла зависят от следующих факторов:

• особенности конструкции и назначение отапливаемого объекта;
• размеры и форма каждого помещения;
• общее число жильцов;
• месторасположение на карте страны.

Расчетная мощность теплопередачи используется для определения параметров котельного оборудования, планируемого к установке именно в этом помещении. Будущий котел должен обладать производительностью, достаточной для его обогрева даже в самые холодные зимние дни. Также важно предусмотреть возможность согласованного подключения агрегата к магистральному трубопроводу. Проведенные расчеты помогут определиться с его длиной и типоразмером труб, а также с типом радиаторов и параметрами циркуляционного насоса.

Расчет тепловой мощности

Для оценки тепловой энергии существует формула определения мощности через количество теплоты: N = Q/Δ t, где Q – это количество теплоты, выраженное в джоулях, а Δ t – время выделения энергии в секундах.

При оценочных расчетах также используется специальный коэффициент (КПД), указывающий на объем израсходованного тепла. Он находится как отношение полезной энергии к мощности тепловых потерь и выражается в процентах.

Объем затраченной энергии для помещений зависит от их строительных особенностей. Тот же показатель для батарей определяется используемыми при их изготовлении материалами и особенностями конструкции.

Более точный тепловой расчет

Грамотный выбор нагревательного оборудования возможен лишь после ознакомления с порядком расчета тепловой мощности, требуемой в каждом конкретном случае. Формула, используемая для его точного определения, выглядит так: P=V∆TK= ккал/час:

• V – объем обогреваемого помещения, измеряемый в метрах кубических.
• ∆Т – разница между температурой воздуха вне и внутри помещения.
• К – коэффициент потерь тепла.

Последняя величина зависит от материала стен. На основании проведенных специалистами измерений для неутепленной деревянной конструкции она составляет 3,0-4,0. Точные значения К для различных вариантов утепления приведены ниже:

• Для зданий из одинарной кирпичной кладки и с упрощенными конструкциями окон и крыши (так называемая «простая» теплоизоляция) К=2,0-2,9.
• Утепление среднего качества (К=1,0-1,9). Это типовая конструкция, под которой понимается двойная кладка, крыша с обычной кровлей, ограниченное количество окон.
• Высококачественное утепление (К=0,6-0,9), предполагающее кирпичные стены с усиленной теплоизоляцией, малое число окон со сдвоенными рамами, прочное основание пола и крышу с надежными теплоизоляторами.

В качестве примера будет рассмотрен точный расчет мощности для нагреваемого помещения объемом 5 х 16 х 2,5 = 200 метров кубических. ∆Т определяется как разница показателя снаружи -20 °С и внутри помещения +25 °С. Принимается вариант со средней удельной теплоизоляцией (К=1-1,9). По усредненным условиям эксплуатации берем 1,7. Рассчитываем: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккал\час. Исходя из того, что 1 кВт = 860 ккал\час, в итоге имеем: 15 300\860 = 17,8 кВт.

Источник

Как посчитать тепловыделение оборудования от мощности

Необходимо знать каждому.

Как выбрать сплит систему — в наше время очень острый вопрос и далеко не каждая организация может похвастаться специалистами по подбору климатических систем и систем кондиционирования, с бытовыми настенными сплит системами дело обстоит так же. Полагаясь на свои предпочтения либо советы друзей и неквалифицированных менеджеров слушая и говоря: «Да там кухня 8 квадратов, хрущевка обычная, у моего друга Семерка стоит — всю квартиру охлаждает без проблем», вы можете купить сплит систему и останетесь очень не довольны результатами ее производительности, энергопотребления и долговечности, обращайтесь к специалистам по расчету теплопритоков и точному подбору сплит систем и кондиционеров на ваши нужды и условия.

Расчёт тепловыделения

Укомплектовав помещение необходимым оборудованием, следует провести расчёт тепловыделения по потребляемой мощности. Тепловую мощность измеряют в БТЕ (Британская термическая единица). 1 Вт составляет 3.412 БТЕ/час. К примеру, тепловыделение компьютера для кондиционирования мощностью 400 Вт будет равно 1364,8 БТЕ/час.

Посчитать суммарное тепловыделение серверного оборудования можно несколькими способами. Первый — сложение показателей тепловыделения каждого прибора — является не самым точным.

При втором варианте подсчётов во внимание берут не только количество тепла, выделяемого оборудованием, но и количество персонала, находящегося в серверной, и количество тепла, проходящего через стены, потолок. Чтобы узнать, сколько тепловой энергии пропускают ограждающие строительные конструкции, требуется воспользоваться формулой Q = S х h х q / 1000, в которой:

• s — площадь серверной комнаты.
• h — высота потолков.
• q — поправочный коэффициент. Величина является табличной и измеряется в Вт/м3. Считается, что удельный коэффициент для серверной комнаты такой же, как для помещения без окон (30 Вт/м3).

В серверной обязательно должна быть налажена вентиляция. Поскольку в ней отсутствуют окна, организовать эффективный естественный приток воздуха невозможно. Помещение приходится оснащать климатическими системами. Именно они выделяют в атмосферу значительные объёмы тепла, вырабатываемого компрессорами и вентиляторами. Чтобы уменьшить тепловую нагрузку на помещение, нужно обеспечить отвод этого тепла наружу.

Кондиционер в комнате должен не только хорошо охлаждать воздушные потоки, но и увлажнять их. В серверной влажность должна находиться в диапазоне 30−50% и меняться со скоростью 6% в час. Конденсация влаги не допускается.

В небольших комнатах и серверных шкафах во время работы кондиционера не происходит смешивание холодного и горячего воздуха, поэтому влага не конденсируется.

Чтобы преодолеть рециркуляцию обратного воздуха из прибора в крупных помещениях, система кондиционирования должна быть настроена на подачу воздуха более низкой температуры. Если холодный поток попадаёт напрямую в кондиционер, влажность в атмосфере резко снизится, потребуется организовать дополнительное увлажнение.

Выбрать мощность сплит системы по маркировке.

Общепринятая Европейская система классификации мощности по BTU: 7 000 BTU , 9 000 BTU, 12 000 BTU и т. д. BTU (БТЕ) — British Thermal Unit или Британская тепловая единица, 1000(БТЕ/час=293 Вт). Большинство производителей пользуются Британской маркировкой для удобства подбора мощности, так как первые кондиционеры стали использовать в Европе и США, однако сплит системы фирм Daikin, Mitsubishi, Kentatsu, Chigo и многие другие маркируют свои сплит системы по мощности в киловаттах, например Daikin ATXN25MB и цифра 25 означает номинальную холодопроизводительность в 2,5 кВт, что характеризует мощность кондиционера в 9 000 BTU или 9-ка.

Категория пожароопасности

Сосредоточение большого числа аппаратуры в комнате увеличивает риск возникновения короткого замыкания, которое может спровоцировать пожар. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходимо правильно рассчитать категорию пожароопасности помещения. При расчётах следует учитывать особенности материалов, используемых в комнате, её площадь, высоту потолка, состояние вентиляционной системы и наличие полок, стеллажей.

На основании этих факторов выделяют несколько разновидностей помещений. Они имеют разную степень пожароопасности.

Повышенная взрывопожароопасность (категория А) присваивается помещениям, где находятся горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки менее 28 градусов. Из-за большой концентрации таких веществ могут образовываться взрывоопасные смеси. При их возгорании расчётное избыточное давление взрыва поднимается выше 5 кПа.

В категорию Б попадают комнаты с горючими волокнами и жидкостями, температура воспламенения которых превышает 28 градусов. Их использование приводит к образованию взрывоопасных паров и пылевоздушных смесей. Если такие смеси загорятся, давление взрыва превысит 5 кПа.

К группе В относят помещения, в которых имеются горючие и трудногорючие жидкости, твёрдые воспламеняющиеся составы. При взаимодействии друг с другом, при соединении с водой или кислородом такие вещества не взрываются, а только горят.

Эта категория делится на 4 подгруппы. Для каждой из них определён диапазон удельной пожарной нагрузки:

• В1 — более 2200 МДж/м2.
• В2 — 1401 — 2200 МДж/м2.
• В3 — 181 — 1400 МДж/м2.
• В4 — 1 до 180 МДж/м2.

В комнатах группы В может быть несколько участков, на которых пожарная нагрузка не превышает установленных значений. Подгруппа В4 предусматривает, что расстояние между этими участками не должно превосходить предельно-допустимых значений.

Как детально рассчитать мощность сплит системы для своей комнаты или помещения.

Внешние теплопритоки.

Расчет проникающей солнечной радиации через оконный проем с учетом расположения сооружения относительно сторон света.

где qокн — удельная тепловая мощность от солнечной радиации в зависимости от ориентации окна Вт/м2

Fокн — площадь остекления окна, м2

k — коэффициент солнцезащитных элемент

Теплоприктоки от нагрева защитного сооружения:

qзс — удельная тепловая мощность теплопередачи защитного сооружения, Вт/м2

Fзс — площадь защитного сооружения, м2

Для постоянно открытой двери теплоприток принимают за 300 Вт

Внутренние теплопритоки.

n — количество людей в зависимости от физической активности

qч — количество тепловыделения одного человека

4. Тепловыделение от электрооборудования

m — количество единиц оборудования

Nэ — электрическая мощность еденицы оборудования, Вт

i — коэффициент превращения электрической энергии в тепловую

Для компьютера и оргтехники теплоприток принимают 300 Вт

Организация серверной комнаты

Серверные помещения оборудуют в зданиях, где функционирует большое количество техники (например, в офисных центрах). В них устанавливают такие приборы, как элементы бесперебойного питания, распределительные пункты, кроссы, патч-панели, коммуникационные стойки и многое другое. Исходя из количества необходимого оборудования рассчитываются размеры серверной комнаты. Минимально допустимой считается площадь 14 кв. м. В некоторых случаях может использоваться несколько таких комнат.

Требования к оборудованию специального помещения перечислены в стандарте TIA 569. Согласно этому документу, высота потолка в серверной должна достигать 2,5 м. Такая величина обусловлена тем, что большинство стоек для крепления аппаратов имеют высоту 2 м. Для обеспечения эффективного отвода тепла расстояние от их верхней точки до потолка должно быть минимум 0,5 м.

Для обустройства серверной следует выбирать комнаты без окон. Иначе через них в летнее время будет попадать большое количество солнечного тепла, негативно влияющего на работу современной техники.

Множество различных установок, собранных в одном месте, имеют внушительный вес. Поэтому для обеспечения безопасности пол должен выдерживать большую нагрузку (минимум 1200 кг на 1 кв. м.). Чтобы оборудование не вышло из строя из-за действия влаги, потолок требуется покрыть слоем гидроизоляционного материала. Температурный режим следует постоянно поддерживать в диапазоне 18−24 градуса, влажность — на уровне 30−50%

Источники электрических помех необходимо удалить от серверного помещения. Максимальная напряжённость в нём может составлять не более 3 В на 1 м.

В комнате обязательно наличие телекоммуникационной шины, выполняющей роль основного заземлителя. К ней присоединяют заземляющие проводники металлических кабелей, приборов и прочих конструкций. Освещение запитывают от разных распределительных электрощитов, световые приборы размещают на потолке, выключатели для них монтируют на высоте 1,5 м от пола.

Обязательным требованием к серверной является постоянное поддержание чистоты и отсутствие пожароопасных предметов. Доступ в неё должен быть строго ограничен, двери — закрыты на замок, ключи от которого может иметь собственник здания и лицо, ответственное за обслуживание помещения.

Кондиционирование серверных с помощью сплит-систем.

Сплит-системы подойдут для кондиционирования небольших серверных помещений. Их стоимость значительно ниже, чем у прецизионных кондиционеров. Если в серверной не требуется поддерживать температуру с точностью до 1гр.C, то установка такой системы позволит сэкономить средства и место в помещении.

В основном в серверных комнатах используют настенные, колонные, потолочные и канальные кондиционеры высокого качества. Канальные кондиционеры монтируют под фальш-пол или подвесной потолок. При чем преимущество отдается именно фальш-полу. В этом случае холодный воздух подается снизу и более равномерно распределяется в помещении.

Обычные кондиционеры не могут работать при пониженной температуре воздуха на улице. В таких условиях резко падает давление конденсации, в результате жидкий хладагент может попадать в картер компрессора. Также из картера в систему может выбрасываться масло. Все это ведет к обмерзанию внутреннего блока кондиционера, снижению его производительности и быстрому выходу компрессора из строя. Кроме того, если дренажная система выходит на улицу, в сильные морозы возникают проблемы с отводом влаги из системы кондиционирования. Этот недостаток систем кондиционирования воздуха решается установкой дополнительного оборудования — устройства зимнего пуска.

Pk = Pv – Pr [Ватт], где

Pk [Ватт] — мощность устройства охлаждения/нагрева.

Источник



Способы рассчитать тепловыделение: расчёт серверного оборудования

Специальное серверное и телекоммуникационное оборудование располагают в отдельных помещениях, называемых серверными. К их обустройству предъявляются особенные требования. Если грамотно рассчитать тепловыделение для серверной, находящиеся в ней устройства и аппараты будут работать с максимальной эффективностью, а энергозатраты будут минимальными.

Содержание

1. Организация серверной комнаты
2. Категория пожароопасности
3. Необходимая аппаратура
4. Расчёт тепловыделения
5. Дополнительные источники тепла

Организация серверной комнаты

Серверные помещения оборудуют в зданиях, где функционирует большое количество техники (например, в офисных центрах). В них устанавливают такие приборы, как элементы бесперебойного питания, распределительные пункты, кроссы, патч-панели, коммуникационные стойки и многое другое. Исходя из количества необходимого оборудования рассчитываются размеры серверной комнаты. Минимально допустимой считается площадь 14 кв. м. В некоторых случаях может использоваться несколько таких комнат.

Требования к оборудованию специального помещения перечислены в стандарте TIA 569. Согласно этому документу, высота потолка в серверной должна достигать 2,5 м. Такая величина обусловлена тем, что большинство стоек для крепления аппаратов имеют высоту 2 м. Для обеспечения эффективного отвода тепла расстояние от их верхней точки до потолка должно быть минимум 0,5 м.

Для обустройства серверной следует выбирать комнаты без окон. Иначе через них в летнее время будет попадать большое количество солнечного тепла, негативно влияющего на работу современной техники.

Множество различных установок, собранных в одном месте, имеют внушительный вес. Поэтому для обеспечения безопасности пол должен выдерживать большую нагрузку (минимум 1200 кг на 1 кв. м.). Чтобы оборудование не вышло из строя из-за действия влаги, потолок требуется покрыть слоем гидроизоляционного материала. Температурный режим следует постоянно поддерживать в диапазоне 18−24 градуса, влажность — на уровне 30−50%

Источники электрических помех необходимо удалить от серверного помещения. Максимальная напряжённость в нём может составлять не более 3 В на 1 м.

В комнате обязательно наличие телекоммуникационной шины, выполняющей роль основного заземлителя. К ней присоединяют заземляющие проводники металлических кабелей, приборов и прочих конструкций. Освещение запитывают от разных распределительных электрощитов, световые приборы размещают на потолке, выключатели для них монтируют на высоте 1,5 м от пола.

Обязательным требованием к серверной является постоянное поддержание чистоты и отсутствие пожароопасных предметов. Доступ в неё должен быть строго ограничен, двери — закрыты на замок, ключи от которого может иметь собственник здания и лицо, ответственное за обслуживание помещения.

Категория пожароопасности

Сосредоточение большого числа аппаратуры в комнате увеличивает риск возникновения короткого замыкания, которое может спровоцировать пожар. Чтобы предотвратить эту ситуацию, необходимо правильно рассчитать категорию пожароопасности помещения. При расчётах следует учитывать особенности материалов, используемых в комнате, её площадь, высоту потолка, состояние вентиляционной системы и наличие полок, стеллажей.

На основании этих факторов выделяют несколько разновидностей помещений. Они имеют разную степень пожароопасности.

Повышенная взрывопожароопасность (категория А) присваивается помещениям, где находятся горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки менее 28 градусов. Из-за большой концентрации таких веществ могут образовываться взрывоопасные смеси. При их возгорании расчётное избыточное давление взрыва поднимается выше 5 кПа.

В категорию Б попадают комнаты с горючими волокнами и жидкостями, температура воспламенения которых превышает 28 градусов. Их использование приводит к образованию взрывоопасных паров и пылевоздушных смесей. Если такие смеси загорятся, давление взрыва превысит 5 кПа.

К группе В относят помещения, в которых имеются горючие и трудногорючие жидкости, твёрдые воспламеняющиеся составы. При взаимодействии друг с другом, при соединении с водой или кислородом такие вещества не взрываются, а только горят.

Эта категория делится на 4 подгруппы. Для каждой из них определён диапазон удельной пожарной нагрузки:

• В1 — более 2200 МДж/м2.
• В2 — 1401 — 2200 МДж/м2.
• В3 — 181 — 1400 МДж/м2.
• В4 — 1 до 180 МДж/м2.

В комнатах группы В может быть несколько участков, на которых пожарная нагрузка не превышает установленных значений. Подгруппа В4 предусматривает, что расстояние между этими участками не должно превосходить предельно-допустимых значений.

Группа Г подразумевает умеренную пожароопасность и присваивается помещениям с негорючими материалами. При их раскалении и расплавлении выделяется лучистое тепло, искры и пламя. Жидкости и твёрдые компоненты, образующиеся в этом случае, сжигаются или утилизируются как топливо.

Если в комнате используются негорючие вещества в холодном состоянии, ей присваивается категория Д. Она характеризуется максимально низким уровнем пожароопасности.

Необходимая аппаратура

Для серверных комнат выбирают современное оборудование, изготовленное из устойчивых к воспламенению пожаробезопасных деталей. Устанавливают такое оборудование на специальных стойках, имеющих стандартную ширину 19 дюймов, глубину 600, 800 или 900 мм. В дополнение к ней прилагается специальный корпус, для фиксации которого стойка оснащается отверстиями. Промежуток между ними составляет 44,5 мм и называется юнитом. Высота стойки обозначается юнитами.

Телекоммуникационная стойка бывает обычной или со стеклянной дверью. Второй вариант более эстетичен и удобен, т. к. позволяет дополнительно защитить закреплённую технику. Более современные модели комплектуются охлаждающими системами (от обычных кондиционеров до автономных сплит-систем), необходимыми для обеспечения оптимального режима температуры. Также в них предусмотрены индикаторы. Стойки, оснащённые всеми необходимыми элементами, называют серверными шкафами.

Залогом эффективной работы техники является защита от перепадов напряжения в сети. Она создаётся с помощью источника бесперебойного питания (ИБП). Существуют разные типы таких устройств:

Резервного типа. Содержит автоматический коммутатор, который обеспечивает работу прибора от электросети и аккумуляторных батарей. Такой ИБП прост в эксплуатации, имеет небольшую мощность, стоит недорого.

Для серверных комнат лучше всего подходят источники бесперебойного питания On-Line, но из-за дороговизны их часто заменяют на ИБП линейно-интерактивного типа. Мощность такого устройства должна составлять 5−6 кВА.

Расчёт тепловыделения

Укомплектовав помещение необходимым оборудованием, следует провести расчёт тепловыделения по потребляемой мощности. Тепловую мощность измеряют в БТЕ (Британская термическая единица). 1 Вт составляет 3.412 БТЕ/час. К примеру, тепловыделение компьютера для кондиционирования мощностью 400 Вт будет равно 1364,8 БТЕ/час.

Посчитать суммарное тепловыделение серверного оборудования можно несколькими способами. Первый — сложение показателей тепловыделения каждого прибора — является не самым точным.

При втором варианте подсчётов во внимание берут не только количество тепла, выделяемого оборудованием, но и количество персонала, находящегося в серверной, и количество тепла, проходящего через стены, потолок. Чтобы узнать, сколько тепловой энергии пропускают ограждающие строительные конструкции, требуется воспользоваться формулой Q = S х h х q / 1000, в которой:

• s — площадь серверной комнаты.
• h — высота потолков.
• q — поправочный коэффициент. Величина является табличной и измеряется в Вт/м3. Считается, что удельный коэффициент для серверной комнаты такой же, как для помещения без окон (30 Вт/м3).

В серверной обязательно должна быть налажена вентиляция. Поскольку в ней отсутствуют окна, организовать эффективный естественный приток воздуха невозможно. Помещение приходится оснащать климатическими системами. Именно они выделяют в атмосферу значительные объёмы тепла, вырабатываемого компрессорами и вентиляторами. Чтобы уменьшить тепловую нагрузку на помещение, нужно обеспечить отвод этого тепла наружу.

Кондиционер в комнате должен не только хорошо охлаждать воздушные потоки, но и увлажнять их. В серверной влажность должна находиться в диапазоне 30−50% и меняться со скоростью 6% в час. Конденсация влаги не допускается.

В небольших комнатах и серверных шкафах во время работы кондиционера не происходит смешивание холодного и горячего воздуха, поэтому влага не конденсируется.

Чтобы преодолеть рециркуляцию обратного воздуха из прибора в крупных помещениях, система кондиционирования должна быть настроена на подачу воздуха более низкой температуры. Если холодный поток попадаёт напрямую в кондиционер, влажность в атмосфере резко снизится, потребуется организовать дополнительное увлажнение.

Дополнительные источники тепла

Принимаясь за расчёт тепловыделения серверной, следует учитывать, что, кроме основных источников тепла: телекоммуникационных устройств, источников бесперебойного питания и системы кондиционирования, в комнате имеются дополнительные источники тепловой энергии.

К ним относятся осветительные приборы. Подходящими считаются лампы накаливания и галогенные светильники, не дающие электромагнитных помех. Их число должно быть таким, чтобы уровень освещённости достигал минимум 500 люкс.

Нельзя забывать, что люди, обеспечивающие работу серверных приборов, также выделяют тепло. Известно, что один человек при движении выделяет около 350 Вт энергии. Её нужно учитывать при подсчёте общего тепловыделения.

Источник

Тепловая мощность – формула расчета и сферы применения

С теплотехническими расчётами приходится сталкиваться владельцам частных домов, квартир или любых других объектов. Это основа основ проектирования зданий.

Понять суть этих расчётов в официальных бумагах, не так сложно, как кажется.

Для себя также можно научиться выполнять вычисления, чтобы решить, какой утеплитель применять, какой толщины он должен быть, какой мощности приобретать котёл и достаточно ли имеющихся радиаторов на данную площадь.

Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти, если понять, что такое тепловая мощность. Формула, определение и сферы применения – читайте в статье.

Что такое тепловой расчет?

Если говорить просто, тепловой расчёт помогает точно узнать, сколько тепла хранит и теряет здание, и сколько энергии должно вырабатывать отопление, чтобы поддерживать в жилье комфортные условия.

Оценивая теплопотери и степень теплоснабжения, учитываются следующие факторы:

1. Какой это объект: сколько в нём этажей, наличие угловых комнат, жилой он или производственный и т. д.
2. Сколько человек будет «обитать» в здании.
3. Важная деталь – это площадь остекления. И размеры кровли, стен, пола, дверей, высота потолков и т. д.
4. Какова продолжительность отопительного сезона, климатические характеристики региона.
5. По СНиПам определяют нормы температур, которые должны быть в помещениях.
6. Толщина стен, перекрытий, выбранные теплоизоляторы и их свойства.

Для чего нужен тепловой расчет?

Как умудрялись обходиться без тепловых расчётов строители прошлого?

Сохранившиеся купеческие дома показывают, что всё делалось просто с запасом: окна поменьше, стены – потолще. Получалось тепло, но экономически не выгодно.

Теплотехнический расчёт позволяет строить наиболее оптимально. Материалов берётся ни больше – ни меньше, а ровно столько, сколько нужно. Сокращаются габариты строения и расходы на его возведение.

Вычисление точки росы позволяет строить так, чтобы материалы не портились как можно дольше.

Для определения необходимой мощности котла также не обойтись без расчётов. Суммарная мощность его складывается из затрат энергии на обогрев комнат, нагрев горячей воды для хозяйственных нужд, и способности перекрывать теплопотери от вентиляции и кондиционирования. Прибавляется запас мощности, на время пиковых холодов.

При газификации объекта требуется согласование со службами. Рассчитывается годовой расход газа на отопление и общая мощность тепловых источников в гигакалориях.

Нужны расчёты при подборе элементов отопительной системы. Обсчитывается система труб и радиаторов – можно узнать, какова должна быть их протяжённость, площадь поверхности. Учитывается потеря мощности при поворотах трубопровода, на стыках и прохождении арматуры.

При расчетах затрат тепловой энергии могут пригодиться знания, как перевести Гкал в Квт и обратно. В следующей статье подробно рассмотрена эта тема с примерами расчета.

Полный расчет теплого водяного пола приведен в этом примере.

Знаете ли вы, что количество секций радиаторов отопления не берется “с потолка”? Слишком малое их количество приведет к тому, что в доме будет холодно, а чрезмерно больше создаст жару и приведет к чрезмерной сухости воздуха. По ссылке https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/raschet-sistem-otopleniya/kolichestva-sekcij-radiatorov.html приведены примеры правильного расчета радиаторов.

Расчет тепловой мощности: формула

Рассмотрим формулу и приведем примеры, как произвести расчет для зданий с разным коэффициентом рассеивания.

Vx(дельта)TxK= ккал/ч (тепловая мощность), где:

• Первый показатель «V» – объем рассчитываемого помещения;
• Дельта «Т» – разница температур – это та величина, которая показывает насколько градусов внутри помещения теплее, чем снаружи;
• «К» – коэффициент рассеивания (его еще называют «коэффициент пропускания тепла»). Величина берется из таблицы. Обычно цифра колеблется от 4 до 0,6.

Примерные величины коэффициента рассеивания для упрощенного расчёта

• Если это неутепленный металлопрофиль или доска то «К» будет = 3 – 4 единицы.
• Одинарная кирпичная кладка и минимальное утепление – «К» = от 2 до 3-ёх.
• Стена в два кирпича, стандартное перекрытие, окна и
• двери – «К» = от 1 до 2.
• Самый теплый вариант. Стеклопакеты, кирпичные стены с двойным утеплителем и т. п. – «К» = 0,6 – 0,9.

Пример расчета тепловой мощности

Возьмем некое помещение 80 м 2 с высотой потолков 2,5 м и посчитаем, какой мощности котел нам потребуется для его отопления.

Вначале высчитываем кубатуру: 80 х 2,5 = 200 м 3 . Дом у нас утеплен, но недостаточно – коэффициент рассеивания 1,2.

Морозы бывают до -40 °C, а в помещении хочется иметь комфортные +22 градуса, разница температур (дельта «Т») получается 62 °C.

Подставляем в формулу мощности тепловых потерь цифры и перемножаем:

200 х 62 х 1,2 = 14880 ккал/ч.

Полученные килокалории переводим в киловатты, пользуясь конвертером:

• 1 кВт = 860 ккал;
• 14880 ккал = 17302,3 Вт.

Округляем в большую сторону с запасом, и понимаем, что в самый сильный мороз -40 градусов нам потребуется 18 кВт энергии в час.

Можем посчитать теплопотери в Вт на каждый м 2 стен и потолка. Высота потолков известна 2,5 м. Дом 80 м 2 – это может быть 8 х 10 м.

Умножаем периметр дома на высоту стен:

(8 + 10) х 2 х 2,5 = 90 м 2 поверхности стены + 80 м 2 потолок = 170 м 2 поверхности, контактирующей с холодом. Теплопотери, высчитанные нами выше, составили 18 кВт/ч, делим поверхность дома на расчетную израсходованную энергию получаем, что 1 м 2 теряет примерно 0,1 кВт или 100 Вт ежечасно при температуре на улице -40 °C, а в помещении +22 °С.

Эти данные могут стать основой для расчёта требуемой толщины утеплителя на стены.

Приведем другой пример расчета, он в некоторых моментах сложнее, но более точный.

Формула:

Q = S x (дельта)T / R:

• Q– искомая величина теплопотерь дома в Вт;
• S– площадь охлаждающих поверхностей в м 2 ;
• T– разница температур в градусах Цельсия;
• R– тепловое сопротивление материала (м 2 х К/Вт) (Метры квадратные умноженные на Кельвин и делёный на Ватт).

Итак, чтобы найти «Q» того же дома, что и в примере выше, подсчитаем площадь его поверхностей «S» (пол и окна считать не будем).

• «S» в нашем случае = 170 м 2 , из них 80 м 2 потолок и 90 м 2 – стены;
• T = 62 °С;
• R– тепловое сопротивление.

Ищем «R» по таблице тепловых сопротивлений или по формуле. Формула для расчета по коэффициенту теплопроводности такая:

R= H/ К.Т. (Н – толщина материала в метрах, К.Т. – коэффициент теплопроводности).

В этом случае, дом у нас имеет стены в два кирпича обшитые пенопластом толщиной 10 см. Потолок засыпан опилками толщиной 30 см.

Отопительную систему частного дома нужно устраивать с учетом экономии средств на энергоносители. Расчет системы отопления частного дома, а также рекомендации по выбору котлов и радиаторов – читайте внимательно.

Чем и как утеплить деревянный дом изнутри, вы узнаете, прочитав эту информацию. Выбор утеплителя и технология утепления.

Из таблицы коэффициентов теплопроводности (измеряется Вт / (м 2 х К) Ватт делёный на произведение метра квадратного на Кельвин). Находим значения для каждого материала, они будут:

• кирпич – 0,67;
• пенопласт – 0,037;
• опилки – 0,065.

• R (потолка 30 см толщиной) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (м 2 х К) / Вт;
• R (кирпичной стены 50 см) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (м 2 х К) / Вт;
• R (пенопласт 10 см) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (м 2 х К) / Вт;
• R (стен) = R(кирпич) + R(пенопласт) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (м 2 х К) / Вт.

Теперь можем приступить к расчету теплопотерь «Q»:

• Q для потолка = 80 х 62 / 4,6 = 1078,2 Вт.
• Q стен = 90 х 62 / 3,4 = 1641,1 Вт.
• Остается сложить 1078,2 + 1641,1 и перевести в кВт, получается (если сразу округлить) 2,7 кВт энергии за 1 час.

Всё дело в степени утомлённости домов (хотя, конечно, данные могли быть и иными, если бы мы рассчитывали пол и окна).

Заключение

Приведённые формулы и примеры показываю, что при теплотехнических расчётах очень важно учитывать как можно больше факторов, влияющих на теплопотери. Сюда входит и вентиляция, и площадь окон, степень их утомлённости и т. д.

А подход, когда на 10 м 2 дома берётся 1 кВт мощности котла – слишком приблизительный, чтобы всерьёз опираться на него.

Видео на тему

Источник