В последние годы летняя жара бьет все рекорды и все чаще люди вынуждены приобретать климатическую технику, чтобы хотя бы в помещении не ощущать на себе последствия изнурительного зноя. Кондиционеры достаточно дорогие устройства и приобретаются не на один год, поэтому чтобы их срок жизни был более продолжительным, а температура в помещениях максимально комфортной необходимо прежде, чем купить кондиционер знать, как он работает и уметь делать расчет мощности кондиционера.
Это позволит не только сделать эффективной его работу, но и сохранит некоторую сумму денежных средств, ведь более мощные агрегаты и стоят дороже. А они не всегда и нужны.
Принцип работы кондиционера
Мы все привыкли, что под словом «кондиционер» подразумевается прохладный воздух в помещении. Однако его первоначальное предназначение заключалось совсем не в охлаждении воздушных масс, а в их осушении.
Первые модели климатической техники использовались для снижения повышенного уровня влажности воздуха в типографских цехах, что улучшало качество печатных изданий. Само же название этих устройств берет начало в английском языке «condition», что трактуется, как условие или кондиция. Это означает, что кондиционеры были созданы не для создания холода, а для поддержания необходимых условий в помещениях, как теперь принято говорить, микроклимата, которым можно управлять при помощи именно этих устройств.
Правильнее было бы называть кондиционерами такие приборы, как увлажнители воздуха или ионизаторы, опираясь на их первоначальные функции. В кондиционере происходит процесс, который сопровождается изменением состояния хладагента.
Но поскольку название «кондиционер» уже закрепилось за этими агрегатами, разберем их устройство. Функция кондиционера заключается в том, чтобы удалять из помещения теплый воздух при помощи изменения состояния различных химических веществ и привносить снаружи более прохладный или наоборот, в зависимости от сезона года. В первых моделях в качестве охлаждающего вещества использовался аммиак, сейчас его заменил фреон.
Охлаждение или передача тепла осуществляется путем перехода вещества из одного состояния в другое, называемые фазовыми состояниями. Всем знакомо первоначальное ощущение холода, когда искупавшись в реке или озере, вы выходите из воды на жаркое солнце. Казалось бы, при температуре +30 градусов и выше, вы не должны испытывать холода.
Но дело в том, что поверхность вашего тела мокрая и на воздухе происходит отрывание молекул воды, т.е. ваша кожа сохнет, а вместе с молекулами воды, которые из жидкого состояния превращаются в газообразное, уходит и некоторое количество вашего тепла. Поэтому вы ощущаете легкий озноб, несмотря на жару.
Есть вещества и жидкости, которые сильнее охлаждают, т. е. быстрее изменяют свое состояние. Например, бензин, различные растворители, ацетон и другие летучие соединения, при попадании на кожу человека вызывают ощущение резкого похолодания, а в зимнее время могут привести к обморожению.
Еще один пример, как переносится тепло посредством перехода вещества из одного состояния в друге. В сильный зной, если голова непокрыта, можно легко получить тепловой удар. Чтобы этого не произошла, нужно всего лишь намочить любой материал впитывающий воду, и положить на голову. Пока ткань будет сохнуть, т. е., переходить из одной фазы в другую, тепло не нанесет вреда вашей голове.
На таком принципе построена и работа кондиционера. Единственным отличием является то, что охлаждающая жидкость, которая переносит тепло, не испаряется как вода, поскольку это было бы очень дорогим удовольствием и вред окружающей атмосфере. Процесс испарения протекает внутри испарителя, как называется устройство в виде системы трубчатого контура. В пространство уходит только тепло или холод в зависимости от выбранного режима.
Процесс охлаждения воздуха
Работа кондиционера построена на замкнутом цикле движения фреона от компрессора в конденсатор, далее в испаритель и назад в компрессор. На каждом этапе фреон претерпевает изменения своего состояния (из жидкого в газообразное и снова в жидкое), за счет чего и происходит охлаждение воздуха или его нагрев, в зависимости от окружающих условий и режима работы устройства.
В компрессоре фреон сжимается под давлением в 15-20 атм. и выходит в конденсатор, где вследствие резкого падения давления быстро превращается в пар. Охлаждаясь в конденсаторе, фреон снова принимает жидкую форму, выделяя при этом большое количество тепла. Пар превращается в жидкость, поскольку конденсатор находится в непосредственном контакте с наружным воздухом, который имеет более низкую температуру, чем фреон в парообразном состоянии.
При поступлении фреона в испаритель давление в последнем снижено, поэтому фреон переходит в газообразное состояние и при этом уже не отдает, а поглощает тепло, поступающее из нагретого помещения. После этого фреон поступает снова в компрессор, откуда цикл повторяется бесконечно, пока работает кондиционер.
Типы кондиционеров
Все вышеописанное является только принципиальной схемой работы климатического устройства. Фактически же каждый тип подобных агрегатов имеет в своем составе различные элементы, позволяющие отслеживать его работу, систему управления, вентиляторы и фильтры, трубопроводы для циркуляции хладагента и отведения излишков конденсата, различные датчики и еще много разного оборудования. Именно от наличия всего этого, его конструкции, расположения, и определяется тип кондиционера. Однако, несмотря на тип и мощность кондиционера в кВт, принцип его работы, построенный на циркуляции хладагента, у всех одинаков.
Не стоит думать, что кондиционеры – это последнее достижение науки и техники. Еще в прошлом веке, окна заводских цехов и административных зданий «украшались» некрасивыми ящиками. В некоторых местах они существуют и поныне. Подобные шедевры являют собой оконные типы кондиционеров. Эти моноблоки, включающие в себя испаритель, компрессор и конденсатор сегодня уже не пользуются спросом, из-за высокого уровня шума, непривлекательности и снижения площади освещения.
На современном рынке вначале появились сплит системы, выпускаемые в Японии с 1961 года компанией Тошиба (Toshiba). А теперь уже есть и мульти сплит системы. Эти устройства сегодня представляют собой два блока, в одном из которых размещается все шумное и громоздкое оснащение, в другом, который выглядит вполне в духе времени, все остальное.
Если снаружи вешается блок, который гремит и шумит, то в доме располагается приятный на вид небольшой блок, который можно установить в любом помещении. А мульти сплит системы дают возможность устанавливать несколько блоков внутри дома и подсоединять их к одному наружному.
Теперь вы знаете кое-что о кондиционерах, и пора перейти к тому, как рассчитать мощность кондиционера.
На что влияет мощность
В первую очередь от мощности климатического оборудования зависит поддержание комфортного микроклимата в помещении. Если вы купите маломощный агрегат, он просто может не справиться с поставленной задачей, а приобретенный сверхмощный кондиционер «съест» все финансы только на электроэнергии, да и стоимость его может значительно отличаться от своих менее сильных собратьев.
Однако, собираясь узнать, какой мощности требуется кондиционер для вашего дома, офиса или предприятия, следует понять, из чего складывается сам расчет, и что на самом деле понимается под словом «мощность» в нашем случае. Поскольку кондиционер служит для охлаждения воздушных масс, потребуется сделать расчет мощности охлаждения.
В отличие от той мощности агрегата, которую он потребляет для своей работы (электроэнергии), мощность охлаждения подразумевает, сколько киловатт тепловой энергии этот агрегат может вывести из определенного помещения.
Потребляемая мощность – это количество электроэнергии, которое необходимо прибору для работы. Она должна быть меньше охлаждающей мощности, поскольку требуется не для самого процесса охлаждения, а лишь для перемещения тепла.
Облегченный расчет
Упрощенный расчет мощности кондиционера по площади используется тогда, когда необходимо прикинуть стоимость кондиционера или их количество, если требуется подобрать несколько агрегатов для огромного помещения.
Традиционно берется значение 1кВт /10Квм с условием, что высота потолка не превышает трех метров.
Такой алгоритм расчета быстрее и проще, нежели высчитывать объем помещения, поскольку все наизусть знают площадь своего дома, хотя бы из счетов за коммунальные услуги.
Однако, при этом методе на результат может оказывать влияние такие факторы как:
- степень освещенности помещения солнцем;
- квадратуру окон;
- количество приборов, излучающих тепло;
- количество людей, постоянно находящихся в помещении.
Если все позиции присутствуют в расчетах, то каждая добавит к полученному результату расчета по площади еще 20% нужной мощности.
Но если требуется точный расчет, который нужен в том случае, если требуется оснастить кондиционерами нестандартные помещения, или имеющие слишком большую площадь, то следует уже пользоваться специальными методиками расчета. И здесь формула расчета мощности кондиционера включает в себя уже узкоспециальные символы и понятия.
Мощность, рассчитываемая по формуле, подразумевает не саму мощность агрегата, а ту, что способна нагреть воздух внутри помещения. Это, так называемая, мощность поступления тепла. Это значение оказывает влияние на выбор мощности кондиционера, так как из полученных значений выбирается то, которое соответствует способности агрегата выводить поступающее тепло. Проще говоря, мощность охлаждения примерно должна быть равна мощности поступления тепла, которая высчитывается по следующей формуле:
Q = S х h х q
Буква Q обозначает тепловую мощность, измеряемую в киловаттах.
- Буква S, как известно из школьного курса геометрии, обозначает площадь помещения, и измеряется в квадратных метрах.
- Буква h – это высота потолка в метрах.
- q – коэффициент, определяющий степень освещенности, измеряется в киловаттах на кубический метр. Для стандартных помещений принимается равным 0,035.
На каждого присутствующего в помещении человека добавляется 0,1квт. На каждый бытовой прибор излучающий тепло добавляется 0,3 квт. Для холодильника это значение буде равным 0,5. А в случае расчета, производимого для продуктового магазина, например, витрина-холодильник уже будет давать значение от 1,5 до 2 Квт. Полученная в результате расчетов мощность (значение для Q) дает определение мощности кондиционера, которая не может быть меньше полученного расчетного значения.
Однако, когда речь идет о кондиционерах, произведенных в некоторых западноевропейских странах, привычные нам киловатты заменяются просто цифрами – 24, 7, 9, 12 или 18. Устройства, предназначенные для жилых помещений и небольших офисов, как правило, маркируются цифрами 7 и 9. Продавцы так их и называют кратко «семерка» либо «девятка».
Что означают эти цифры и на что они указывают? Дело в том, что в некоторых странах применяется другая метрическая система, где мерой длины служит фут. Поэтому мощность там исчисляется в тысячах британских тепловых единиц за час и обозначается следующим образом — BTU/h или BTUph. Чтобы перевести эти значения в киловатты, необходимо считать, что 1000 BTU/h равняется приблизительно 0,3 Квт.
Примерный расчет нестандартного помещения
Дано:
- площадь помещения равна 30 кв.м;
- высота -5 м;
- количество людей -5 человек;
- работающих, целый день компьютера — 3;
- Условимся, что освещенность в пределах нормы.
Подставляем значения в формулу и получаем результат:
Q= 30*5*0.035+5*0.1+3*0.3=6.65 кВт
Для такого помещения потребуется купить кондиционер мощностью не менее 6.65квт, а если случится выбирать из европейских, где другое исчисление – в BTUph, то 6,65 нужно разделить на 0,3 и получим значение 22.
Как видите, можно и своими силами высчитать, какой кондиционер требуется в каждом отдельно взятом случае.
