Ako urobiť výpočet výkonu klimatizácie a správne vybrať jednotku podľa svojich potrieb

Kvalifikovaný výpočet výkonu klimatizácie je základom efektívnej, nepretržitej prevádzky a dlhej životnosti klimatizačnej techniky. Voľba výkonu sa zakladá na rozmeroch miestnosti a sprievodných faktoroch, ktoré prispievajú k akumulácii tepelného žiarenia.

Zohľadnenie všetkých parametrov a prevádzkových nuancií umožňuje navrhnúť optimálnu výkonovú rezervu, no zároveň nepreplácať nadmernú výkonnosť split-systému.

Ako však správne vykonať potrebné výpočty? Touto otázkou sa podrobne zaoberáme v našom článku. Okrem dvoch metodík výpočtu výkonu sa zameriame aj na ďalšie dôležité kritériá, ktoré ovplyvňujú výber klimatizácie.

O čom hovoria hodnoty výkonu v dokumentácii?

V technickej dokumentácii klimatizácií sa uvádzajú dva alebo tri druhy výkonu. Ukazovatele charakterizujú rôzne prevádzkové parametre: chladiaci a vykurovací výkon, ako aj elektrickú energiu spotrebovanú split-systémom.

Rozdiel medzi hodnotami môže byť zavádzajúci. Pri elektrických vykurovacích zariadeniach, napríklad pri bojleri alebo radiátore, tepelný výkon zodpovedá spotrebovanej energii. Pri klimatizácii sú tieto parametre odlišné.

Split-systém na rozdiel od ohrievača nepremieňa elektrickú energiu priamo, ale využíva ju na činnosť tepelného čerpadla. To dokáže prečerpať podstatne viac tepelnej energie, než je spotrebovaný elektrický výkon.

Príklad zobrazenia výkonnostných charakteristík v technickej dokumentácii klimatizácie Lennox GHM09, ktorá funguje v dvoch režimoch: chladenie a vykurovanie.

Chladiaci výkon je základná technická charakteristika, ktorá určuje schopnosť klimatizácie odvádzať teplo z budovy. Elektrická spotreba je dôležitá z hľadiska výberu prívodného kábla a plánovania nákladov.

Chladiaci výkon sa udáva v kW, rozsah hodnôt pre domáce zariadenia je 2 – 8 kW. Okrem toho mnohí výrobcovia v technických opisoch používajú britské označenie – BTU.

Chladiaci výkon splitovej jednotky musí zodpovedať prevádzkovým podmienkam. V opačnom prípade bude normalizácia mikroklimy na požadovanú teplotu pre klimatizáciu nevyriešiteľnou úlohou a spôsobí poruchu zariadenia.

Možné sú dva scenáre:

• Nízky výkon – prevádzka jednotky na hranici možností;
• Prebytok výkonu – zvýšenie počtu zapnutí/vypnutí, čo škodlivo ovplyvňuje elektromotor.

Schopnosť vykurovania miestnosti charakterizuje tepelný výkon splitovej jednotky. Výkon odovzdávania tepla je vždy o niečo vyšší ako chladiaci výkon. Rozdiel medzi ukazovateľmi je pomer tepelných strát na trase prečerpávania freónu v režimoch chladenia a vykurovania.

Ukazovateľ tepelného výkonu je obzvlášť aktuálny, ak sa klimatizácia plánuje používať ako medzisezónny zdroj vykurovania. Splitový komplex je niekoľkonásobne účinnejší ako elektrický ohrievač. O zvláštnostiach prevádzky splitového systému na vykurovanie sme hovorili tu.

Na 1 kW spotrebovanej elektrickej energie moderné klimatizácie vyprodukujú približne 3,6 – 5,5 kW tepla. Toto množstvo je dostatočné na vykurovanie obytnej plochy 36 – 55 m².

Hodnota BTU a vysvetlenie označenia

BTU/BTU – britská tepelná jednotka na meranie tepelnej energie. Táto veličina určuje množstvo tepla potrebného na ohrev jednej libry vody o 1 °F.

Práve táto jednotka vyjadruje chladiaci výkon klimatickej techniky a často sa nachádza v označení výrobkov.

Pomer medzi W a BTU/h:

• 1 BTU/h ≈ 0,2931 W, pre jednoduchosť výpočtu sa používa 0,3 W;
• 1 kW ≈ 3412 BTU/h.

Klimatizácia je americký vynález, kde sa používa západný systém mier. Pre praktickosť a prehľadnosť zobrazenia sa rozhodlo štandardizovať chladiaci výkon a vyjadrovať ho v okrúhlych číslach, napríklad: 7 000 BTU/h, 9 000 BTU/h atď.

Modely splitových jednotiek majú zodpovedajúce názvy: «sedmička», «deviatka» atď. Napríklad klimatizácia LG GO7ANT patrí medzi nízkovýkonné jednotky – «sedmičky». Jej výkon je 2,1 kW.

Pochopením číselného označenia v značení techniky bude možné približne určiť, pre akú miestnosť je klimatizácia určená.

Elektrická spotreba a hodnotenie energetickej účinnosti

Ako bolo uvedené vyššie, okrem chladiaceho a tepelného výkonu sa v technickom liste splitového systému uvádza aj príkon. Táto veličina určuje spotrebu elektriny. Odporúčame oboznámiť sa s pravidlami výpočtu spotreby elektriny a spôsobmi jej úspory.

Avšak informatívnejší sú koeficient a trieda energetickej účinnosti.

EER a COP – ukazovatele energetickej účinnosti klimatizátora v režime chladenia a vykurovania. Hodnota sa vypočíta vydelením chladiaceho alebo vykurovacieho výkonu príkonom.

V podstate koeficienty EER a COP ukazujú množstvo vyrobeného chladu/tepla pri spotrebe 1 kW elektrického výkonu. Čím väčšia je ich číselná hodnota, tým vyššia je účinnosť klimatizačného systému a nižšia úroveň energetických nákladov.

To znamená, že pri EER=2,5 klimatizátor na maximálnom chladiacom výkone spotrebuje elektrinu Q/2,5. Vynásobením výsledku dobou prevádzky možno zistiť dennú spotrebu elektrickej energie.

Na základe EER sa klasifikujú splitové jednotky do tried energetickej účinnosti. Do triedy «A» sú zaradené najhospodárnejšie modely, skupinu «G» predstavujú klimatizátory s najvyššou spotrebou elektriny.

Rozlišujú sa tri dodatočné prémiové triedy, ktoré charakterizujú energeticky úspornú klimatizačnú techniku. Dôstojným zástupcom skupiny A+++ – je splitový komplex MSZ-LN60VGR od Mitsubishi Electric

Metodiky samostatného výpočtu výkonu

Existuje niekoľko spôsobov výpočtu výkonu splitových jednotiek. Najjednoduchší, ale nedostatočne spoľahlivý – výpočet podľa plochy. Presnejší – tepelnotechnická metóda, ktorá zohľadňuje konštrukčné vlastnosti miestnosti a celkové tepelné prírastky.

Variant #1 — výber klimatizácie podľa obsluhovanej plochy

Orientačný výkon jednotky možno určiť bez matematických výpočtov, pričom sa vychádza z praktického kritéria hodnotenia – plochy miestnosti.

Priemerný chladiaci výkon splitovej jednotky je 1 kW na 10 m² obslužnej miestnosti. Táto norma je aktuálna pre obytné miestnosti s výškou stropov 2,5-3 m.

Pri výpočte výkonu klimatizátora je potrebné vydeliť obslužnú plochu 10. Napríklad pre miestnosť s rozlohou 22 m² bude vhodný model s výkonom 2,2 kW. Získaná hodnota zodpovedá «sedmičke» podľa systému BTU.

Vypočítaný výkon sa zvyšuje o 20% v nasledujúcich prípadoch:

• umiestnenie miestnosti na slnečnej strane domu;
• prítomnosť panoramatických okien;
• umiestnenie veľkého množstva kancelárskej techniky, elektrických spotrebičov.

Rezervu chladiaceho výkonu 20% je potrebné zabezpečiť, ak v miestnosti trvale žije alebo pracuje veľa ľudí.

Pri výbere klimatizačnej techniky pre priestranné miestnosti od 60 m², výrobné alebo obchodné budovy už priama závislosť chladiaceho výkonu od plochy nefunguje

V dôsledku impozantných rozmerov, možnej hranatosti a zakrivenia sa prúdenie vzduchu rozdeľuje nerovnomerne. V tomto prípade je vhodné inštalovať multisystémové splitové komplexy.

Variant #2 — použitie tepelného výpočtu

Za presnejší sa považuje tepelnotechnický výpočet zohľadňujúci konštrukčné a prevádzkové osobitosti budovy. Ďalej si pozrime typický vzorec používaný na výpočty.

Určujúce faktory:

• rozmery miestnosti: plocha a presná výška;
• počet osôb;
• účel miestnosti: telocvičňa, aktívna práca, odpočinok atď.;
• tepelné zdroje, domáce/kancelárske vybavenie;
• prítomnosť zateplených fasád a strechy.

Hlavný dôraz pri hodnotení výkonu klimatizácie sa kladie na celkový tepelný zisk.

Navrhovaná metodika tepelného výpočtu je použiteľná pre kancelárske priestory, samostatné izby rodinných domov a byty v pevných budovách. Obmedzenie plochy – 70 m²

Čím väčší je tepelný tok, tým vyššia by mala byť chladiaca kapacita splitovej jednotky.

Typický vzorec:

Q=Q1+Q2+Q3,

Kde: Q – výsledný chladiaci výkon; Q1 – tepelné zisky z konštrukčných prvkov miestnosti; Q2 – tepelné zisky od osôb; Q3 – tepelná produkcia od techniky.

Krok #1 – výpočet Q1

Tepelný prebytok miestnosti sa určuje nasledovne:

Q1=V*g,

kde: V – objem obsluhovanej miestnosti vypočítaný súčinom štvorcových metrov a výšky stropov; g – výpočtový súčiniteľ tepelného prechodu.

Hodnota ukazovateľa g závisí od orientácie okien a úrovne prirodzeného osvetlenia miestnosti:

• 40 – slnečná strana, intenzívne slnečné žiarenie je typické pre južnú, juhozápadnú, juhovýchodnú orientáciu;
• 35 – mierne osvetlenie východnej, severozápadnej, západnej strany;
• 30 – prevaha zatienenia počas dňa sa pozoruje v miestnostiach, ktorých okná smerujú na sever alebo severovýchod.

Ako vidíme, pre slnečnú stranu bude najvyšší súčiniteľ tepelného prechodu.

Krok #2 – určenie Q2

Tepelná produkcia osôb závisí od ich veku a pohyblivosti.

Pre dospelého človeka sú typické tieto ukazovatele tepelného výdaja:

• stav pokoja – 80 W;
• ľahká práca, mierna záťaž – 125 W;
• aktívna činnosť – 170 W.

Pri vykonávaní ťažkej práce a intenzívnych športových cvičení dosahuje tepelná produkcia 250 W.

Pre spoľahlivejšie hodnotenie sa tepelné zisky detí do 12 rokov berú s koeficientom 0,5, do 17 rokov – 0,75

Avšak takýto prístup je opodstatnený pri výbere splitovej klimatizácie do detských zariadení. Klimatizácia sa kupuje do budúcna, preto by sa mala tepelná produkcia detí pre rodinu porovnávať s „dospelými“ ukazovateľmi.

Pre bytový chladiaci systém sa parameter Q2 určuje súčinom počtu obyvateľov a priemernej hodnoty tepelného výdaja – približne 110 W.

Krok #3 – výpočet Q3

Tepelné prebytky od elektrického zariadenia sa vypočítavajú podľa vzorca:

Q3=N*m*i,

Kde:

• N – výkon jedného zariadenia;
• m – počet domácich spotrebičov;
• i – koeficient premeny elektrickej energie na tepelnú.

Pri výpočtoch je potrebné zohľadniť aj frekvenciu používania zariadení počas dňa, pričom nepretržitú prevádzku považujeme za jednotku.

Koeficienty premeny energie pre rôzne zariadenia sú uvedené v tabuľke. Dodatočné hodnoty tepelného príkonu: televízor – 0,2 kW, kopírovací stroj, počítač – 0,3 kW, ostatné osvetľovacie/domáce spotrebiče – 30% menovitého príkonu.

Po zhrnutí celkovej hodnoty tepelných príkonov je možné určiť výkon klimatizácie. Prípustné je prekročenie chladiaceho výkonu zariadenia o 15% oproti vypočítanej hodnote alebo jeho zníženie – maximálne o 5%.

Výpočet výkonu zariadenia krok za krokom

Na začiatok vykonáme výpočet potrebného výkonu zariadenia pre konkrétnu miestnosť s rozlohou 24 m². Potom sa pozrieme, v akých situáciách sa používajú úpravy.

Výpočet výkonu pre konkrétnu miestnosť

Výpočtové údaje na určenie výkonu splitovej jednotky:

• plocha miestnosti – 24 m², výška stropov – 2,8 cm;
• miestnosť so štandardným oknom orientovaným na juh;
• počet osôb – 2;
• vybavenie technikou: počítač, televízor, chladnička (0,3 kW), žiarovka (0,1 kW).

Je možná súčasná prevádzka uvedených elektrických spotrebičov.

Krok 1 – stanovenie tepelných príkonov z okien, podlahy, stien a stropu.

Q1=24*2,7*40=2592 W

Získanú hodnotu môžeme pokojne zaokrúhliť na 2,6 kW. Vo výpočte sa používa koeficient g=40, pretože miestnosť je dobre osvetlená.

Krok 2 – výpočet tepelného príkonu od osôb. Tepelnú produkciu dospelého človeka považujeme za 110 W.

Q2=2*110=220 W alebo 0,22 kW

Krok 3 – tepelné príjmy od zariadení sa vypočítavajú pre každý typ techniky s ohľadom na koeficient premeny elektrickej energie:

• počítač – 0,3 kW;
• televízor – 0,2 kW;
• elektrická lampa – 90 W (100 W*0,9);
• chladnička – 100 W (300 W*0,3).

Q3=300+200+90+100=600 W alebo 0,6 kW

Krok 4 – výpočet chladiaceho výkonu klimatizácie.

Q=2,6+0,22+0,6=3,42 kW

Pre porovnanie je možné vykonať približný výber klimatizácie iba podľa plochy bez ohľadu na počet osôb a tepelné príjmy. Pre plochu 24 m² by orientačný chladiaci výkon mal byť 2,4 kW, pri dobrej osvetlenosti – 2,4*1,2=2,88 kW.

Podľa východiskových parametrov sa odporúča vybrať klimatizáciu s výkonom v rozsahu 3,3-3,9 kW. Tejto hodnote zodpovedajú splitové jednotky „dvanástky“ – ich výkon je 3,5-3,5 kW.

V tejto situácii sa výsledky výpočtov podľa dvoch metód líšia. Priorita – „teplotný“ výpočet. Chladiaci výkon klimatizácie musí pokryť všetky možné tepelné zisky.

Zohľadnenie osobitných prevádzkových podmienok

Vyššie opísaná metodika vo väčšine prípadov nepotrebuje korekciu a poskytuje presný výsledok.

Osobitnú pozornosť si zaslúži:

• potreba pravidelného vetrania;
• umiestnenie miestnosti na hornom podlaží;
• horúca klíma regiónu;
• veľká plocha zasklenia.

Pozrime sa na všetky tieto prípady podrobnejšie.

Prísun čerstvého vzduchu

V dokumentácii k split-systémom sa zvyčajne uvádza, že prevádzka zariadenia pri otvorených oknách je nežiaduca.

Prísun vonkajšieho prúdenia vzduchu, vstupujúceho do miestnosti, vytvára pre klimatizačné zariadenie nepredvídané tepelné zaťaženie. Objem čerstvého vzduchu nie je normovaný a je ťažké vopred predvídať optimálnu rezervu výkonu.

Na udržanie normálnej mikroklímy bez neustáleho pohybu krídla môžete nechať okno v stave mikroventilácie alebo namontovať prívodný ventil. Obe možnosti nespôsobujú prievan pri zatvorených vchodových dverách.

Pri prevádzke splitu v podmienkach mierneho vetrania je potrebné zohľadniť:

1. Na kompenzáciu dodatočného tepelného zaťaženia je potrebné pri výpočte výkonu klimatizácie zvýšiť ukazovateľ Q1 o 20%.
2. Spotreba elektrickej energie pri prevádzke splitu vzrastie až o 15%.

V horúcom počasí sa neoplatí spoliehať na rezervu výkonu. Pri významných tepelných prírastkoch klimatizácia nezabezpečí požadovanú teplotu.

Horné podlažie obytnej miestnosti

V podkroviach a bytoch na posledných podlažiach bez podkrovia sa teplo zohriatej strechy prenáša dovnútra miestnosti. Situácia sa zhoršuje pri plochých strechách tmavej farby.

Na kompenzáciu tepelných prírastkov zo strechy sa zabezpečuje rezerva chladiaceho výkonu – pri určení výkonu klimatizácie sa hodnota Q1 vynásobí koeficientom 1,15-1,2.

Horúca klíma regiónu

Jedno z pravidiel bezpečného používania klimatizácie spočíva v dodržiavaní prípustného teplotného rozdielu medzi vonkajškom a vnútrom budovy. Hraničná hodnota je 10 °C. Napríklad, ak je vonku 35 °C, odporúčaná teplota v miestnosti je najmenej 25 °C.

Menovitý výkon split-komplexov sa uvádza s ohľadom na prevádzku v podmienkach do 31-33 °C. Pri zvýšení hodnoty na 40 °C a viac chladiaci výkon zariadenia nestačí na udržanie vytúžených 18-20 °C.

Vzhľadom na predispozíciu klímy k horúcemu letu a vlastné preferencie úrovne chladu je potrebné pri výpočtoch ukazovateľ Q1 dodatočne zvýšiť o 20-30%.

Veľké okná v miestnosti

Typický vzorec predpokladá prítomnosť jedného okna štandardných rozmerov – do 2 m². Viacero okenných otvorov alebo panoramatická konštrukcia zvyšuje nezohľadnené tepelné zisky.

V dôsledku zvýšeného pôsobenia svetelného toku prichádzajúceho cez okná, v teplom období klimatizačné zariadenie vynakladá polovicu výkonu na kompenzáciu slnečného tepla.

Úprava chladiaceho výkonu sa vykonáva na základe každého štvorcového metra dodatočného zasklenia:

• + 200 – 300 W – pre slnečnú stranu;
• + 100 – 200 W – mierna insolácia miestnosti;
• + 50 – 100 W – prevaha zatienenia.

Znížiť slnečné tepelné zisky pomôžu svetlé žalúzie alebo závesy.

Doplnkové kritériá výberu klimatizácie

Okrem výkonnostných charakteristík systému a triedy energetickej účinnosti by ste sa pred kúpou mali rozhodnúť pre takéto parametre:

• typom klimatizácie;
• princípom činnosti zariadenia;
• funkčnými možnosťami;
• výrobcom.

Ďalej si podrobnejšie rozoberieme každé z týchto kritérií.

Kritérium #1 — typ klimatizácie

Pre domáce použitie sa používajú monobloky a split-systémy. Do prvej kategórie patria okenné modely a kompaktné prenosné prístroje. Klimatizácie vstavané do okna stratili svoju bývalú popularitu.

Nahrádzajú ich modernejšie modifikácie, ktoré nemajú nedostatky predchodcov: hlučnosť prevádzky, zníženie osvetlenia v dôsledku prekážania okna, obmedzený výber umiestnenia.

Nesporné výhody okenných „chladničiek“: nízka cena a opraviteľnosť. Takéto zariadenie je vhodnejšie na sezónne chatové využitie ako do bytu.

Mobilné monobloky sú vybavené flexibilným vzduchovodom, ktorý odvádza teplo von. Prenosná klimatizácia je optimálnym riešením pre prenajatú miestnosť. Rebríček najlepších mobilných modelov sme uviedli v tomto článku.

Výhody mobilného monobloku: možnosť prepravy, jednoduchá montáž. Nevýhody: veľké rozmery, vysoká hlučnosť, „viazanosť“ na odvodný kanál.

Split-systémy si sebavedome udržiavajú popredné miesto medzi domácimi klimatizačnými komplexmi.

Podľa formy prevedenia rozlišujeme dve kategórie splitov:

1. Dvojbloková konštrukcia. Dvojica modulov je spojená uzavretým freónovým potrubím. Komplex je jednoduchý na obsluhu a prakticky tichý. K dispozícii sú rôzne varianty prevedenia vnútornej jednotky, telo nezaberá úžitkovú plochu v miestnosti.
2. Multi-systém. Vonkajší modul zabezpečuje prevádzku dvoch až piatich vnútorných jednotiek.

Použitie multi-komplexu umožňuje nastaviť rôzne parametre klimatizácie v jednotlivých miestnostiach.

Nevýhoda klimatického systému – závislosť vnútorných jednotiek od jednej vonkajšej. Pri jej poruche všetky miestnosti zostanú bez chladenia.

Kritérium #2 — princíp fungovania

Rozlišujeme bežné a invertorové modely.

Postup činnosti tradičnej split-systémovej klimatizácie:

1. Pri zvýšení teploty sa klimatizácia zapína.
2. Po ochladení na stanovenú hranicu sa jednotka vypína.
3. Pracovný cyklus zapnutia/vypnutia sa nepretržite opakuje.

Ale invertorová klimatizácia funguje plynulejšie. Po spustení sa miestnosť ochladí, ale zariadenie naďalej pracuje so zníženým výkonom a udržiava požadovanú teplotu.

Invertorová verzia split-systému je o 30-40 % úspornejšia ako bežná klimatizácia. Hodnota energetickej účinnosti EER niektorých modelov dosahuje až 4-5,15.

Vďaka absencii „ostrej“ cyklickosti práce sú invertorové klimatizácie tiché a odolné.

Vy tiež neviete, čo je lepšie vybrať – invertorovú alebo bežnú klimatizáciu? V takom prípade odporúčame oboznámiť sa s ich hlavnými rozdielmi, ako aj výhodami a nevýhodami každej možnosti.

Kritérium #3 — funkcie a značka

Výrobcovia v snahe získať si priazeň zákazníkov vybavujú split-systémy doplnkovými funkciami.

Je dobré, ak klimatizácia disponuje nasledujúcimi funkciami:

• ventilátorové rozloženie prúdenia vzduchu;
• automatické obnovenie nastavení zariadenia;
• diaľkové ovládanie;
• vstavaný časovač.

Ďalšou z vyhľadávaných funkcií klimatizácie medzi používateľmi je prísun čerstvého vzduchu. Mnohí výrobcovia ponúkajú takéto modely.

Klimatizácie populárnych značiek sú zastúpené širokou škálou modelov rôznych cenových kategórií – od lacného ekonomického triedu až po split-systémy prémiového segmentu.

Nemalú úlohu pri výbere zohráva výrobca zariadenia – čím lepšia je reputácia značky, tým vyššie sú ukazovatele kvality a spoľahlivosť zariadenia.

V rebríčku popredných výrobcov prevažujú zahraničné spoločnosti: Daikin, LG, Sharp, Hitachi, Panasonic a General Climat. Najlepšie modely klimatizácií sme preskúmali v nasledujúcom článku.

Závery a užitočné video k téme

Praktické odporúčania špecialistu pomôžu rozhodnúť sa o výkonnostných charakteristikách klimatizácie:

Ak rozumiete princípom výpočtu výkonu klimatizačných systémov, budete schopní samostatne určiť rozsah prípustného výkonu.

Konečný výpočet vhodných parametrov je lepšie zveriť odborníkom – skúsený špecialista zohľadní všetky prevádzkové nuansy a vyberie optimálny model klimatizácie.

Potrebujete klimatizáciu, ale nechcete sa pomýliť s výkonom a vybrať nedostatočne výkonné zariadenie do bytu/domu? Možno máte otázky k výpočtom alebo chcete objasniť určité nuansy? Pýtajte sa na radu v komentároch – naši experti a kompetentní návštevníci stránky sa pokúsia objasniť všetky detaily.