Тепловыделение оборудования расчет по мощности

РД 22.18-355-89
Методика определения тепловыделений от электротехнического оборудования

Купить РД 22.18-355-89 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО “ЦНТИ Нормоконтроль”

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

• Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
• Курьерская доставка (7 дней)
• Самовывоз из московского офиса
• Почта РФ

Методика устанавливает порядок определения тепловых потерь от электрооборудования, так как от величины расчетных потерь зависят выбор системы вентиляции. объем поддаваемого воздуха, а также производительность вентустановок. Тепловые потери электрооборудования, не указанные в документн, определяют в соответствии с заводской документацией или техническими условиями на это электрооборудование

Оглавление

1 Расчет тепловых потерь

Дата введения	15.06.1989
Добавлен в базу	01.11.2014
Актуализация	01.01.2019

Этот документ находится в:

• Раздел Экология
  • Раздел 27 ЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА
    • Раздел 27.010 Энергетика и теплотехника в целом

• Раздел Строительство
  • Раздел Нормативные документы
    • Раздел Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
      • Раздел Проектирование и строительство объектов других министерств

Организации:

09.06.1989	Утвержден	ГИПРОНИИСТРОЙДОРМАШ
Разработан	Гипрониистройдормаш

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

Государственный проектный и научно-исследовательский институт строительного, дорожного н коммунального машиностроения

МЕТОДИКА определения тепловыделений от электротехнического оборудования

Главный ^менердщститута . Д .Тютюннико в

РУКОВОДЯЩИЙ НОШАТИЗНЫЙ ДОКУМЕНТ

Методика определения тепло- РД 22.18-355-89

вьделений от электротехни-

ческого оборудования Р1М 22.I8-3I7-8I

Дата введения /566.2£,

Настоящая методика устанавливает порядок определения тепловых потерь от электрооборудования,так как от величины расчетных потерь зависят выбор системы вентиляции,объем подаваемого воздуха,а также производительность вентустановок.

Тепловые потери электрооборудования,не указанные ниже, определяют в соответствии с заводской документацией или техническими условиями на это электрооборудование.

РД 22.18-355-89 С.10

1. Тепловые потери электрического оборудования. И.И.Легерман “Инструктивные указания по проектированию электротехнических промыпленных установок” № 5 – 1978г.

2. Потери мощности и электроэнергии в силовых масляных двухобмоточных трансформаторах общего назначения в сетях 6-10 кВ машиностроительных заводов.

РД 22.18-355-89 С.2

Расчет тепловых потерь

РД 22.18-355-89 С.З

I. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ

1*1. Тепловые потери электрических машин (кВт),если они указаны в формулярах или габаритных чертежах машин определяют по формуле

где Рн – номинальная мощность машины, кВт;

Кз – коэффициент загрузки (фактический или перспективный)

Для ряда машин обычно учитывают одновременность их

Для ориентировочной оценки тепловых потерь,величину КПД можно принимать равной 0,8 , а величину коэффициента загрузки Кз = 0,85, тогда (I) примет вед (1а)

Определение потерь по КПД не всегда дает правильные результаты,так как его обычно исчисляют исходя из определенной расчетной рабочей температуры нагрева обмоток.

Фактически эта температура,ограничиваемая классом изоляции обмоток (ГОСТ 183-74),может быть выше,что увеличивает потери .Поэтому при больших машинах дополнительно к КПД следует у заводов-изгото вителей машин запрашивать истинные тепловые потери.

РД 22.18-355-89 С.4

В том случае, когда КПД машины не учитывает потерь на её возбуждение, то их определяют отдельно,

А Рв = 1,24 • l 2 b • ■Jb • 1СГ 3 (2)

где 1,24 – коэффициент увеличения сопротивления при нагреве обмоток (при перепаде температур между нагретым и холодным состоянием обмотки 75-15 – 60°С)’

/в – ток возбуждения , А ;

^>в – сопротивление обмоток возбуждения в холодном состоянии, Огл

Для других значений температурного перепада сопротивление горячей обмотки определяется по (3), Ом.

1_Г ‘-?* (* 4 ЬЪп> (3)

где 2,- сопротивление холодней обмотки, Ом ;

/, – температурный коэффициент, равный для меди 0,004;

£_п – перепад температур между горячей и холодной обмотками, °С.

При отсутствии технических характеристик обмотки возбуждения потери мощности возбуждения принимают рывными 5$ от мощности машины.

Потери на возбуждение добавляют к основным потерям в машине, которые определяются по формуле (I).

В больших машинах, имеющих замкнутые или полузамкнутые системы вентиляции, большая часть тепла (92$) уносится охлаждающей водой или воздухом (в разомкнутых системах вентиляции), а меньшая (8$) отводится конвекцией и лучеиспусканием через корпус машины непосредственно в электроглащинное помещение или цех.

Выделение тепла с поверхности корпусов крупных машин обычно составляет около 0,5 кВт на I и? поверхности.

РД 22.18-355-89 С.5

У машин с открытым коллектором часть нагретого воздуха выходит через кольцевой зазор у коллектора, увеличивая этим количество тепла поступающего в помещение. Долю этих потерь определяет завод-изготовитель машины.

1.2. Тепловые потери комплектных выпрямительных устройств определяют по формуле (I)

Мощные выпрямительные устройства используют водоохлавдае-мне вентили, большая часть тепла от которых уносится водой.

В то ке время тепловыделения от трансформаторов и дроселей отводятся в помещение преобразователей или цех.

Для водоохлавдаемых выпрямителей общий объём тепловыделении в помещение цеха принимается равным 50$ всех располагаемых потерь.

При более точных расчётах количество тепловыделений, попадающих в цех следует запрашивать у завода-изгоговигеля выпрямительного устройства.

1.3. Тепловые потери приводных двигателей вентиляторов определяют, как полную мощность, потребляемую двигателем из сети

где а/- полезная (требующаяся) мощность двигателя вентилятора, КВТ;

– КПД двигателя вентилятора (обычно 0,9)

При нескольких вентиляторах суммарную потребляемую мощность их двигателей определяют с учетом коэффициента спроса (обычно 0,7-0,8).

Рд 22.18-355-89 С. 6

Для замкнутых и разомкнутых систем вентиляции 10$ общих потерь тепла выделяются в электромашинное помещение и 90$ уносится соответственно водой воздухоохладителей или воздухом и учитывается в этих системах вентиляции (для отвода потерь тепла двигателя вентилятора обычно требуется 10-15$ воздуха, циркулирующего в системе).

Для полузамкнутых систем вентиляции и установок добавочного воздуха – 100$ этих потерь выделяется в электромашинное помещение.

В таких системах вентиляции вся работа вентиляторов сохраняется в пределах рассматриваемой системы.

1.4. Тепловые потери катушек контакторов и реле, установленных на станциях управления, принимают в среднем по 0,2 кВт на каждую панель или равными мощности источника питания, питающего цепи управления.

1.5. Тепловые потери ящиков пусковых резисторов принимают в среднем на I кВт на каждый установленный ящик или 8$ установленной мощности двигателей, в силовых цепях которых тлеются пусковые резисторы.

1.6. Тепловые потери силовых трансформаторов, установленных в комплектных трансформаторных подстанциях (КТП), принимают примерно 2$ мощности трансформаторов.

Потери мощности в трансформаторах зависят от их загрузки. (см.табл.I)•

РД 22.18-355-89 С.7

Мощность Напрян., Потери мощности, кВт при коэфф.

Расчет тепловыделений в производственных

Помещениях

а) Тепловыделения от нагретых поверхностей оборудования определяются по формуле

где F – теплоизлучающая поверхность, м 2 ;

К₁ – коэффициент теплообмена, кал/м 2 ×ч×°С,

для поверхности нагретых предметов К₁= 8,4 [3];

t_ПОВ – температура наружной поверхности оборудования,°С;

t_B – температура воздуха в помещении,°С;

б) Тепловыделения от остывающих продуктов и материалов определяются по формуле

где M_M – количество остывающего материала, кг/ч;

С_M – теплоемкость материала, ккал/кг×°С;

t_НАЧ, t_КОН – начальная и конечная температуры,°С,

в) Тепловыделения от электрооборудования, потребляемого электроэнергию, определяется по формуле

где N_УСТ -установочная мощность оборудования, кВт;

К₁ – коэффициент использования установочной мощности

K₂ – коэффициент одновременности работы оборудования,

К₂= 0,8 ÷ 1,0 (чаще принимается равным 1);

860 – тепловой эквивалент 1кВт.ч, т.е. тепло, эквивалентное 1кВт.ч электрической энергии.

г) Тепловыделения от искусственного освещения определяются по формуле

где N_УСТ – суммарная установочная мощность осветительных

K₁ – коэффициент способа установки источников света (для открытых потолочных подвесных светильников К₁= 1; для светильников с лампами накаливания, закрытых матовыми стеклами К₁= 0,7; для светильников, встроенных в подвесной потолок К₁= 0,15 ÷ 0,45 – наименьшее значение соответствует способу установки, при котором часть тепла отводится через вентиляционные панели в потолочном перекрытии, наибольшее – когда все тепло от светильников поступает в помещение. При отсутствии данных по проектной мощности осветительных установок удельные тепловыделения от освещения рассчитываются на: 1 люкс освещенности и принимаются равными:

при использовании ламп накаливания – 0,15 ÷ 0,2 ккал/ч на 1 м 2 площади помещения;

при использовании люминесцентных ламп – 0,05 ккал/ч на 1 м 2 площади пола.

д) Тепловыделения от электродвигателей, встроенных в оборудование, рассчитывается по формуле

где N_oб – установочная мощность оборудования (электродвигателей, кВт);

К₁ – коэффициент загрузки электродвигателей (отношение средней

мощности электродвигателя к номинальной) К₁= 0,5 ÷ 0,8;

K₂ – коэффициент одновременности работы оборудования

К₃ – коэффициент тепловыделения оборудования с учетом уноса

теплоты из помещения с материалами, водой, воздухом и т.д.

(К₃= 0,1 ÷ 1,0); для насосов и вентиляторов К₃= 0,1 ÷ 0,3;

для металлорежущих станков К₃= 1,0.

е) Тепловыделения от электродвигателей, установленных в помещении, определяются по формуле

Q_{эл.двиг}=860×N_{эл.двиг}×K₁×K₂ × , ккал/ч (6)

где N_{эл.двиг} – мощность электродвигателей, кВт;

– КПД электродвигателя.

ж) Количество тепла, выделяемого людьми (прил.3), зависит от метеорологических условий в помещении и степени тяжести выполняемых работ. Различают тепловыделения от людей по явному теплу, вследствие теплообмена поверхности тела с окружающим воздухом q я _п, и тепловыделения по полному теплу с учетом скрытого тепла испарения водяных паров, выделяемых человеком q п _я,

Общее количество тепла, выделяемого людьми, определяется по формуле

где q я _п, q п _я – тепловыделения одним человеком по явному и

полному теплу ккал/ч;

n – число людей в помещении.

Количество явного тепла Q я _п учитывается при определении необходимого воздухообмена общеобменной вентиляцией, Q п _я учитывается при расчетах тепловой нагрузки на кондиционер.

з) Тепловой поток, поступающий в помещение от солнечной радиации, определяется по формуле

где F_ост– поверхность остекления, м 2 ;

q_рад – количество тепла, поступающего в помещение через 1 м 2

остекленной поверхности, Вт/м 2 (прил. 4);

а_ост – коэффициент, зависящий от количества рядов стекол

(двойное остекление – 1,15, одинарное – 1,45);

К – коэффициент, учитывающий загрязнение остекления

и) Тепловой поток, выделяемый поверхностью нагретой жидкости, определяется по формуле

где F_ж – площадь нагретой поверхности жидкости, м 2 ;

а – коэффициент теплоотдачи от поверхности к воздуху

поме­щения, ккал/ч×м 2 ×°С, значения а определяются по формуле

где V – скорость движения воздуха над поверхностью

t_ж – температура жидкости;

t_B – температура воздуха в помещении.

Дата добавления: 2016-11-12 ; просмотров: 12776 | Нарушение авторских прав

Статьи

Как выбрать сервер. Ошибки при выборе сервера. Расчёт тепловыделения в серверном помещении.

Как выбрать сервер

При построении ИТ-инфраструктуры предприятия есть ключевой момент – какой сервер купить?

Чтобы не ошибиться с выбором конфигурации и купить сервер с оптимальными параметрами, без избыточности и переплаты, эффективно решающий поставленные задачи,
мы рекомендуем заказчику ответить на следующие вопросы:

1. Назначение сервера – сервер приложений, файловый, прокси, контроллер домена, прочее
2. Виды информационных баз, их размер и планируемый рост
3. Количество пользователей, в т.ч. одновременно работающих в базе, их планируемый рост
4. Способ доступа пользователей – файл-сервер, клиент-сервер, терминальный
5. Критичность простоя сервера – для подбора схемы резервирования аппаратной части сервера, устройств резервного копирования, источника бесперебойного питания
6. Какое серверное и компьютерное оборудование используется в настоящее время – для обеспечения совместимости
7. Какое программное обеспечение установлено или планируется, требования к оборудованию для специализированного ПО
8. Наличие серверной комнаты – стойки / шкафы и вид исполнения сервера – стоечный / пьедестальный
9. Ориентировочный бюджет на покупку сервера

Разработка серверного решения для заказчика начинается с уточнения объёма задач.

Для этого можно заполнить простую форму-заявку и отправить по электронной почте на zakaz@e1s.ru.

Исходя из данных заказчика, рассчитывается количество и вычислительная мощность серверов, определяется базовая платформа сервера.

Учитывая мощность, выделенное место для установки сервера, необходимые климатические условия, удобство обслуживания и администрирования системы, возможность последующего расширения, наши специалисты предлагают тот или иной сервер и сопутствующее оборудование – системы хранения, компьютеры, серверные стойки и шкафы, источники бесперебойного питания, рекомендуют программное обеспечение.

Отметим, что продукция E1S® поддерживает операционные системы российских разработчиков, внесённые в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных Минкомсвязи России. Что отвечает требованиям закупок для государственных и муниципальных учреждений (188-ФЗ). Так, серверы E1S® протестированы и совместимы с отечественными операционными системами Альт Сервер, Астра, РОСА, Ред ОС, GosLinux. Читать далее

Ошибки при выборе сервера

До сих пор существует мнение, что достаточно взять персональный компьютер с мощным процессором,
большим объемом оперативной памяти и жесткого диска, и эта система способна заменить сервер.

Это наивное и опасное заблуждение, приводящее в итоге к серьезным потерям. Исходит это мнение в основном от «продвинутых» системных администраторов, которые выбирают не сервер, а рабочую станцию с возможностью поиграть в требовательные к «железу» игры, или, что ещё хуже, просто от безграмотности.

Мощный персональный компьютер может обладать только одним из качеств, присущих серверу – большая производительность. Причём и это не совсем так. Потому что задачи, выполняемые на сервере и на обычном компьютере, разные. Следовательно, и аппаратное обеспечение, используемое на сервере, создано специально и оптимизировано на работу с серверными приложениями.

При этом стоит учитывать, что все компоненты персонального компьютера не рассчитаны на круглосуточную работу. Режим 24/7 существенно сокращает срок их службы , а значит, увеличивает вероятность их отказа и как следствие остановку такого «сервера». Это в лучшем случае. А в худшем, потеря информации и денег. Заметим, что как раз жёсткие диски в таких «серверах» и выходят из строя чаще всего. Читать далее

Расчёт тепловыделения в серверном помещении

Правильный расчёт параметров позволяет, с одной стороны, обеспечивать энергоэффективность системы и минимизировать счета за электроэнергию, а с другой стороны, не допускать отказов ИТ-оборудования из-за перегрева.

Нормальная температура в серверной – от 18 до 24 градусов Цельсия, при этом относительная влажность должна быть в пределах от 30 до 55 %.

Мощность тепловыделения проще измерять в ваттах. Совокупное тепловыделение в небольшом помещении с минимальным освещением и небольшой численностью персонала (возможно вообще без него) определяется как сумма тепловыделения ИТ-оборудования, ИБП, электрораспределительной аппаратуры и компонентов системы кондиционирования воздуха. При этом необходимо учитывать, что на каждый 1 Вт потребляемой электрической мощности приходится 1 Вт мощности тепловыделения.

Тепловыделение ИБП и электрораспределительной системы делится на фиксированную и пропорциональную часть. Величина этих потерь практически не зависит от марки и модели оборудования, что позволяет использовать стандартное значение не опасаясь ошибки. Остальные необходимые данные (площадь помещения в квадратных метрах, номинальная мощность оборудования электрической подсистемы и др.) определяются путём измерений.

Инструкция по расчёту тепловыделения коммутационного узла

1. Собрать данные о мощности потребления (тепловыделения) ИТ-оборудования, ИБП с батареями, электрораспределительной аппаратуры
2. Учесть другие* источники тепла – системы освещения / тепло, проникающее с солнечными лучами через окна / тепло, проникающее кондуктивным путём через стены / персонал в помещении (также вносит свой вклад в тепловой баланс)
3. Подвести итоги и получить величину необходимой производительности системы охлаждения (удобнее делать в таблице)

ИтогиСерверы и оборудованиеСовокупная мощность в ВтТа же величинаВтИБП с батареямиНоминальная мощность в Вт

0,04 х Номинальную мощность ИБП +

0,05 х Совокупную мощность ИТ-нагрузки

ВтЭлектрораспределительная аппаратураНоминальная мощность в Вт

0,01 х Номинальную мощность электрораспределительной системы +

0,02 х Совокупную мощность ИТ-нагрузки

ВтОсвещение (лампы накаливания, ДРЛ)Площадь помещения в кв.м21,53 х Площадь помещения в кв.мВтПерсоналЧисленность персонала в помещении100 х Максимальную численность персонала в помещенииВт

* Влияние этих факторов может быть минимальным – как правило, большинство малых ЦОДов и сетевых узлов не имеет внешних стен или окон, и для освещения сейчас применяются экономичные светодиодные источники.

Сложив итоги в конечный результат можно смело выбирать кондиционеры необходимой мощности.

Мы понимаем, как важно заказчику быть уверенным в своём выборе и делаем всё возможное для этого.

Мы являемся экспертом №1 в области производства серверов в России. Работая с нами, вы получаете высококачественное оборудование в оптимальной конфигурации.
По разумной цене, без переплат. С возможностью дальнейшей модернизации без значительных затрат. Читать далее

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.

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.

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.

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.
• Линейно-интерактивный. Помимо коммутатора, включает в себя дополнительный автоматический регулятор напряжения. Гарантирует достаточное питание нагрузки при нестабильном сетевом напряжении. Благодаря этому продлевается срок службы независимых аккумуляторов.
• С двойным преобразованием напряжения (On-Line). Его схема обеспечивает оптимальное выходное напряжение независимо от неполадок в сети. ИБП имеет нулевое время переключения из стандартного режима в автономный и обратно без переходных процессов. Стоит такой прибор достаточно дорого, требует дополнительных энергозатрат для преобразования напряжения.

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.

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.

Как произвести расчет всех теплопоступлений

Теплопритоки — надхождение в помещение тепла от разных источников. Расчет теплопоступлений это неотъемлемая часть разработки систем кондиционирования здания. Этот подсчет очень важен и от него зависит: будет ли микроклимат в комнате комфортным для человека.

Теплопоступления от людей

Теплопритоки от людей делятся на явные, скрытые и полные. Принимают их из пособия 2.91 к СНиП 2.04.05*91. Ниже наведена таблица со значениями теплопритоков от взрослого человека при нужной нам температуре в помещении. Это, так называемые, удельные теплопоступления от человека, то есть сколько тепла выделит один человек при определенной работе, если в комнате наявна такая-то температура.

При упрощенном расчете, не задаются градусами в помещении и просто берут средние значения теплопритоков. Теплопоступления от людей сопровождающиеся: отдыхом 120 Вт, легкой сидячей работой 130 Вт, работой в офисе 150 Вт, легкой работой стоя 160 Вт, легкой работой на производстве 240 Вт, медленным танцем 260 Вт, работой средней тяжести 290 Вт, тяжелой работой 440 Вт.
Напомним, что эти значения это удельные тепловыделения от людей.

Для расчета теплопоступлений от всех, необходимо значение тепловыделений подставить в формулу:

где q- удельные теплопоступления, Вт/чел.

n — количество людей, чел.

И не забывайте, что для разных видов работ — разные удельные теплопритоки, и если у вас в помещении четверо людей отдыхает, двое сидит за компьютером, и шестеро в этот момент передвигают мебель, то необходимо рассчитать тепловыделения от каждой из этих категорий отдельно и потом добавить их все вместе. Например, в данном случае теплопоступления в помещение от людей составят (допустим внутренняя температура будет 20) : 4*116+2*151+6*291=2512 Вт. Вот и весь подсчет. Главное определится к какой категории работ отнести деятельность людей.

Теплопоступления от солнечной радиации

Более сложным и не менее важным является определение теплопоступлений от солнечной радиации. Поможет вам в этом все то же пособие, но если в случае с людьми используется простейшая формула, для вычисления солнечных теплопритоков намного сложнее. Теплопритоки на инсоляцию разделяются на приток тепла через окна и через ограждающие конструкции. Для их нахождения необходимо знать ориентацию здания за сторонами света, размер окна, конструкцию ограждающих элементов и все остальные данные ,что необходимо подставить в выражение. Расчет теплопоступлений от солнечной радиации через окно производится через выражение:

t_нар — среднесуточная температура внешнего воздуха, принимаем температуру июля из СНиП 2.01.01-82

θ — коэффициент, показывающий изменения температуры внешнего воздуха,

A_MC — наибольшая за сутки амплитуда температуры внешнего воздуха в июле, берем из СНиП 2.01.01-82

t_п — температура воздуха в здании, берем по СНиП 2.04.05-91

A_OC, R_OC — площадь, и приведенное сопротивление теплопередаче остекления берется из СНиП II-3-79

Все данные берутся из приложения в зависимости от географической широты.

Солнечные теплопоступления через ограждающие конструкции рассчитываются так:

Выходя из личного опыта, советую сделать в экселе или другой программе табличку расчета теплопритоков от солнечной радиации, это намного упростит и ускорит ваши вычисления. Старайтесь всегда рассчитывать солнечные теплопоступления по этой методике. Печальная практика показывает, что заказчики, указывающие ориентацию их помещения по сторонам света, скорее исключение нежели правило ( . Поэтому хитрые проектировщики пользуются такой шпаргалкой: Теплопоступления от солнца для затемненной стороны 30 Вт/м3, при нормальном освещении 35 Вт/м3, для солнечной стороны 40 Вт/м3. Берете эти значения и умножаете на бьем помещения. Эти расчеты очень приблизительны , они могут быть в разы как больше так и меньше теплопритоков рассчитанных по формулам. Пользуюсь этой шпаргалкой в редких случаях : когда нужно быстро подобрать обычную сплит-систему для квартир и маленьких офисов. Советую и вам всеми силами вытягивать как-можно больше данных и делать все-же правильный расчет теплопоступлений от солнечной радиации.

Теплопоступления от оборудования

Теплопритоки от оборудования и электродвигателей напрямую зависят от их мощности и определятся из выражения::

или Q=1000 * N * k1*k2*k3* kт

где N — мощность оборудования, кВт к1, к2, к3 — коэффициенты загруженности (0,9 — 0,4), спроса (0,9 — 0,7) и одновременности работы(1 — 0,3),

кт- коэффициент перехода тепла в помещение 0,1 — 0,95

Эти коэффициенты не одинаковы для разного оборудования и берутся из разных справочников. На практике же все коэффициенты и КПД приборов — указываются в техническом задании. В промышленной вентиляции от оборудования может быть больше теплопритоков чем от всего остального.

Зависимость КПД электродвигателя от его мощности:

η 0,75 0,84 0,85 0,88 0,9 0,92
Что же касается бытовой вентиляции, желательно брать мощности и ККД из паспортов оборудования, но бывает встречается что данных нет и если в промышленности не обойтись без технологов, то здесь допускается брать приближенные значения на теплопритоки от оборудования, которые можно найти в всевозможных справочниках и пособиях, например:

• Тепловыделения компьютеров 300-400 Вт
• кофемашин 300 Вт
• лазерных принтеров 400 Вт
• электрического чайника 900-1500 Вт
• ксерокса 500-600 Вт
• фритюрницы 2750-4050 Вт
• сервера 500-100 Вт
• тостера 1100-1250 Вт
• телевизора 150 Вт
• гриля 13500 Вт/м2 поверхности
• холодильника 150 Вт
• электроплиты 900-1500 Вт/м2 поверхности

Когда на кухне имеется вытяжной зонт, теплопритоки от плиты уменьшают на 1,4.

Теплопоступления от освещения

Они определяются так:

где n — коэффициент трансформации электрической энергии в тепло ( 0.95 для лампы накаливания и 0.5 для люминесцентной лампы. N — мощность светильника. При необходимости допускается принять 50 — 100 Вт/м2 для хорошо освещенных комнат.
На теплопритоки от освещения влияет размещение светильника в пространстве.

Дополнительные теплопоступления

Для определенных случаев к основным теплопоступлениям добавляются дополнительные. Для каждого случая разные. Например для кафе это теплопритоки от еды и от вытяжного зонта на кухне, для гальванических цехов — теплопоступления от открытой водной поверхности и т.д. Рассмотрим же формулы наиболее востребованных.

Теплопритоки от еды

Теплопритоки от еды — неотъемлемая часть расчета вентиляции в кафе, и определяются по формуле:

где g – средний вес всех блюд на одного посетителя(0,85кг)

c_cp – средняя теплоемкость еды (3,35 кДж/ кг ͦ С);

t_H — начальная температура еды ( 70 ͦ С);

t_k — температура еды в момент потребления (40 ͦ С);

n – количество посадочных мест;

τ – длительность принятия пищи ,год.

Теплопритоки от печей в термическом цеху

От горизонтальной поверхности печи

где n- коэффициент, что зависит от температуры поверхности печи , при 55 С n=1,625.

Fг- площадь горизонтальной поверхности печи, м 2 ;

tв- температура внутреннего воздуха, ;

t_пов – температура поверхности печи.

От вертикальной поверхности печи

где все то же кроме Fв=a*b=(2a+2b)h, a и b — размеры печи, h — ее высота

Сначала находим отдельно теплопоступления от вертикальной части печи и отдельно от горизонтальной и просто их додаем, это и будут полные тепловыделения от печи.

Теплопоступления сквозь стенки воздуховодов

Сквозь стенки воздуховодов местных вытяжных систем часть теплого воздуха возвращается в помещение. Тепло,поступающее в комнату сквозь стенки воздуховодов можно найти по формуле:

где к– коэффициент теплопередачи стенки воздуховода;

F – площадь воздуховодов;

Tср– температура среды внутри воздуховода;

Tв– температура воздуха в помещении.

Теплота от отопления

В помещении с большими стеклянными стенами бывает необходимо включать кондиционер, но отопительный сезон еще не закончился. Тогда тепловыделения от системы отопления равны 80-125 Вт/м2 площади помещения. В этом случае необходимо также рассчитывать и теплопотери после чего составляем тепловой баланс помещения и определяем необходимость в кондиционировании.

Какие итоги можно подвести

И так, делая выводы, выделим четыре основных источника теплопритоков: люди, солнечная радиация, штучное освещение и электрооборудование. Их обязательно рассчитывать по указанным выше формулам. В конкретных случаях к ним додаются дополнительные теплопоступления . Расчет теплопритоков прост — достаточно знать исходные данные и подставить их в формулы.

Расчет теплового баланса в электротехническом шкафу

Для продолжительной и бесперебойной работы электронного оборудования внутри электротехнического шкафа следует обеспечить надлежащий микроклимат внутри него, то есть постоянно поддерживать тепловой баланс.

Учитывая возможные расходы электроэнергии по поддержанию климата, температура воздуха в +35 о С будет идеальным значением для устройств внутри шкафа. Ниже рассмотрим расчет мощности климатического оборудования, в том числе и на типичных примерах.

Общее уравнение для расчета баланса температуры выглядит так:

P_k = P_v – P_r [Ватт], где

P_k [Ватт] – мощность устройства охлаждения/нагрева.

P_v [Ватт] – потеря тепла от рассеивания.

P_r [Ватт] – теплоизлучение/теплоотдача.

Потеря тепла от рассеивания – тепловая энергия, образующаяся внутри шкафа за счет нагревания работающих приборов.

Чтобы узнать данную величину, следует заглянуть в технические характеристики установленного оборудования, в некоторых из них дано значение тепловых потерь. Для остальных устройств следует принять потери, составляющие примерно 10% от общей мощности потребления (её также можно найти в технических характеристиках). Нужно знать КПД и степень нагрузки для более точного расчета тепловой потери отдельного электротехнического компонента.

К примеру, если КПД частотного преобразователя составляет 95%, то условно 5% от его мощности потребления уходит на нагрев. Если же во время работы этот преобразователь работает на 70% от своего номинала, то мощность его тепловых потерь составит

70 · 5 / 100 % = 3,5 %

Таким образом, тепловая мощность шкафа будет равна сумме тепловых потерь всех устройств установленных в нём.

Теплоизлучение/телоотдача – теплоотдача через корпус электротехнического шкафа (не учитывая коэффициент изоляции). Теплоотдача шкафа рассчитывается по формуле ниже и измеряется в Ваттах:

P_r = k · A · ∆T [Ватт], где

k [Вт/м 2 K] – коэффициент теплоотдачи.

A [м 2 ] – эффективная площадь электротехнического шкафа.

∆T [K] – разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа.

Коэффициент теплоотдачи – мощность излучения на 1 м2 площади поверхности. Является постоянной величиной и зависит от материала:

Эффективная площадь поверхности электрошкафа измеряется в соответствии со спецификациями VDE 0660, часть 500. Расчет зависит от расположения шкафа:

Один шкаф, свободно стоящий A = 1,8·H · (W + D) + 1,4 · W · D

Один шкаф, монтируемый на стену A = 1,4 · W · (H + D) + 1,8 · D · H

Крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,4 · D · (H + W) + 1,8 · W · H

Крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · H · (W + D) + 1,4 · W · D

Не крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,8 · W · H + 1,4 · W · D + D · H

Не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · W · (H + D) + D · H

Не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену, под козырьком A = 1,4 · W · H + 0,7 · W · D + D · H

где W — ширина шкафа, H — высота шкафа, D — глубина шкафа, измеряемые в метрах.

Разницу температур воздуха внутри и снаружи шкафа принято измерять в градусах Кельвина (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

Разницу находят, вычитая из температуры внутри шкафа температуру окружающей среды:

∆T = Ti – Ta, где

Ti – температуры внутри шкафа.

Ta – температура окружающей среды.

Если температура окружающей среды отрицательная, к примеру, Ta = -10 о С, а требуемая внутри шкафа Ti = +35 о С, то

∆T = 35 – (-10) = 35 + 10 = 45 о K

Подставив в общее уравнение формулу по определению теплоотдачи шкафа, общее уравнение теплового баланса примет вид:

P_k = P_v – k · A · ∆T [Ватт]

Положительная величина полученной мощности указывает на то, что следует применять охлаждение, а отрицательная – нагрев.

РАССМОТРИМ ПРИМЕР:

Необходимо установить тепловой баланс отдельно стоящего электрошкафа с размерами 2000x800x600мм, изготовленного из стали, имеющего степень защиты не ниже IP54. Потери тепловой энергии всех компонентов в шкафу составляют Pv = 550 Вт.

В разное время года температура внешней среды может значительно меняться, поэтому рассмотрим два случая.

Рассчитаем поддержание температуры внутри шкафа Ti = +35 о С при внешней температуре

в зимний период: Ta = -30 о С

в летний период: Ta = +40 о С

1. Рассчитаем эффективную площадь электрошкафа.

Поскольку площадь измеряется в м 2 , то его размеры следует перевести в метры.

A = 1,8·H · (W + D) + 1,4 · W · D = 1,8 · 2000/1000 · (800 + 600)/1000 + 1,4 · 800/1000 · 600/1000 = 5,712 м 2

в зимний период: ∆T = Ti – Ta = 35 – (-30) = 65 о K

в летний период: ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5 о K

в зимний период: Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 65 = -1492 Вт.

в летний период: Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · (-5) = 707 Вт.

Для надежной работы устройств по поддержанию климата, их обычно «недогружают» по мощности около 10%, поэтому к расчетам добавляют порядка 10%.

Таким образом, для достижения теплового баланса в зимний период следует использовать нагреватель с мощностью 1600 – 1650 Вт (при условии постоянной работы оборудования внутри шкафа). В тёплый же период следует отводить тепло мощностью порядка 750-770 Вт.

Нагрев можно осуществлять, комбинируя несколько нагревателей, главное набрать в сумме нужную мощность нагрева. Предпочтительнее брать нагреватели с вентилятором, так как они обеспечивают лучшее распределения тепла внутри шкафа за счет принудительной конвекции. Для управления работой нагревателей применяются термостаты с нормально замкнутым контактом, настроенные на температуру срабатывания равную температуре поддержания внутри шкафа.

Для охлаждения применяются различные устройства: вентиляторы с фильтром, теплообменники воздух/воздух, кондиционеры, работающие по принципу теплового насоса, теплообменники воздух/вода, чиллеры. Конкретное применение того или иного устройства обусловлено различными факторами: разницей температур ∆T, требуемой степенью защиты IP и т.д.

В нашем примере в тёплый период ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5 о K. Мы получили отрицательную разницу температур, а это значит, что применить вентиляторы с фильтром не представляется возможным. Для использования вентиляторов с фильтром и теплообменников воздух/воздух необходимо, чтобы ∆T была больше или равна 5 о K. То есть чтобы температура окружающей среды была ниже требуемой в шкафу не менее чем на 5 о K (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

РАССМОТРИМ ДРУГОЙ ПРИМЕР:

Необходимо с помощью расчетов подобрать устройства поддержания микроклимата в шкафу, установленном в помещении. Шкаф изготовлен из стали, степень защиты не ниже IP54, его габариты 2000x800x600мм. Потери тепловой энергии всех приборов известны и составляют Pv = 550 Вт.

Требуется обеспечить внутреннюю температуру в холодный период не ниже Ti = +15 о С, а в летний – не выше Ti = +35 о С.

Внешняя температура равна: в зимний период Ta = 0 о С, в летний период Ta = +30 о С.

Необходимо выполнить следующие действия: