Jak provést výpočet výkonu klimatizace a správně vybrat zařízení pro své potřeby

Správný výpočet výkonu klimatizace je zárukou efektivního, nepřetržitého provozu a dlouhé životnosti klimatizační techniky. Volba výkonu se zakládá na rozměrech místnosti a souvisejících faktorech, které přispívají k akumulaci tepelného záření.

Zohlednění všech parametrů a nuancí provozu umožňuje zajistit optimální rezervu výkonu, aniž byste přepláceli za nadměrný výkon split-systému.

Ale jak správně provést potřebné výpočty? Touto otázkou se podrobně zabýváme v našem článku. Kromě dvou metod výpočtu výkonu se zastavíme u dalších důležitých kritérií, která ovlivňují výběr klimatizace.

Co říkají hodnoty výkonu v dokumentaci?

V technické dokumentaci ke klimatizacím jsou uvedeny dva nebo tři druhy výkonu. Ukazatele charakterizují různé provozní parametry: chladicí a topný výkon, stejně jako elektrický příkon split-systému.

Rozptyl ukazatelů může být zavádějící. U elektrických topných zařízení, například bojleru nebo radiátoru, odpovídá tepelný výkon spotřebované energii. U klimatizace jsou tyto parametry odlišné.

Split-systém na rozdíl od ohřívače přímo nepřeměňuje elektrickou energii, ale používá ji pro provoz tepelného čerpadla. To je schopno přečerpat tepelnou energii výrazně větší, než je spotřebovaný elektrický příkon.

Příklad zobrazení výkonnostních charakteristik v technickém listu k klimatizaci Lennox GHM09, fungující ve dvou režimech: chlazení a vytápění

Chladicí výkon je základní technická charakteristika, která určuje schopnost klimatizace odvádět teplo mimo budovu. Spotřeba elektrické energie je důležitá z hlediska výběru přívodního kabelu a plánování nákladů.

Chladicí výkon se uvádí v kW, rozsah hodnot pro domácí zařízení je 2–8 kW. Kromě toho mnozí výrobci v technických popisech používají britské značení – BTU.

Chladicí výkon splitové jednotky musí odpovídat provozním podmínkám. V opačném případě se normalizace mikroklimatu na požadovanou teplotu stane pro klimatizaci neřešitelným úkolem a zařízení poškodí.

Možné jsou dva scénáře:

• malý výkon – provoz zařízení na hranici možností;
• nadbytek výkonu – zvýšení počtu zapnutí/vypnutí, což nepříznivě ovlivňuje elektromotor.

Schopnost vytápění místnosti charakterizuje tepelný výkon splitové jednotky. Výkon dodávky tepla je vždy o něco vyšší než chladicí výkon. Rozdíl mezi hodnotami je poměr tepelných ztrát na trase cirkulace chladiva v režimech chlazení a vytápění.

Ukazatel tepelného výkonu je obzvláště důležitý, pokud plánujete klimatizaci používat jako mezisezónní zdroj vytápění. Splitová jednotka je několikanásobně účinnější než elektrický ohřívač. O zvláštnostech provozu splitových systémů na vytápění jsme hovořili zde.

Na 1 kW spotřebované elektrické energie moderní klimatizace vyrobí přibližně 3,6–5,5 kW tepla. Tento objem je dostatečný pro vytápění obytné plochy o velikosti 36–55 m².

Hodnota BTU a vysvětlení označení

BTU – britská tepelná jednotka pro měření tepelné energie. Hodnota určuje množství tepla potřebného k ohřátí jedné libry vody o 1 °F.

Právě tato jednotka vyjadřuje chladicí výkon klimatizačních zařízení a často se vyskytuje v označení výrobků.

Vztah mezi W a BTU/h:

• 1 BTU/h ≈ 0,2931 W, pro snadný výpočet se používá 0,3 W;
• 1 kW ≈ 3412 BTU/h.

Klimatizace je americký vynález, kde se používá západní systém měr. Pro praktičnost a názornost zobrazení bylo rozhodnuto standardizovat chladicí výkon a vyjadřovat jej v celých číslech, například: 7000 BTU/h, 9000 BTU/h atd.

Modely splitových jednotek nesou odpovídající názvy: „sedmička", „devítka" atd. Například klimatizace LG GO7ANT patří mezi nízkovýkonné jednotky – „sedmičky". Její výkon činí 2,1 kW.

Pokud rozumíte číselnému označení v značení zařízení, budete schopni přibližně určit, pro jakou místnost je klimatizace určena.

Spotřeba elektřiny a hodnocení energetické účinnosti

Jak bylo uvedeno výše, kromě chladicího a topného výkonu je v technickém listu splitového systému uveden příkon. Tato hodnota určuje spotřebu elektrické energie. Doporučujeme se seznámit s pravidly výpočtu spotřeby elektrické energie a způsoby její úspory.

Avšak informativnější jsou koeficient a třída energetické účinnosti.

EER a COP jsou ukazatele energetické účinnosti klimatizace v režimu chlazení a vytápění. Hodnota se vypočítá vydělením chladicího nebo topného výkonu příkonem.

V podstatě koeficienty EER a COP ukazují množství vyrobeného chladu/tepla při spotřebě 1 kW elektrického výkonu. Čím vyšší je jejich číselná hodnota, tím vyšší je účinnost klimatizačního systému a nižší úroveň spotřeby energie.

To znamená, že při EER=2,5 klimatizace na maximálním chladicím výkonu spotřebuje elektřinu Q/2,5. Vynásobením výsledku dobou provozu získáte denní spotřebu elektrické energie.

Na základě EER se provádí klasifikace splitových jednotek do tříd energetické účinnosti. Do kategorie „A“ spadají nejúspornější modely, skupinu „G“ představují klimatizace s nejvyšší spotřebou elektřiny.

Rozlišují se tři další prémiové třídy charakterizující energeticky úspornou klimatizační techniku. Důstojným zástupcem skupiny A+++ – je splitový systém MSZ-LN60VGR od Mitsubishi Electric.

Metody samostatného výpočtu výkonu

Existuje několik způsobů výpočtu výkonu splitových jednotek. Nejjednodušší, ale nedostatečně spolehlivý – výpočet podle plochy. Přesnější – tepelně technická metoda zohledňující konstrukční vlastnosti místnosti a celkové tepelné zisky.

Varianta #1 — výběr klimatizace podle obsluhované plochy

Orientační výkon jednotky lze určit bez matematických výpočtů, s využitím praktického kritéria hodnocení – plochy místnosti.

Průměrný chladicí výkon splitové jednotky činí 1 kW na 10 m² obsluhované místnosti. Tato norma je aktuální pro obytné místnosti s výškou stropu 2,5–3 m.

Při výpočtu výkonu klimatizace je tedy třeba obsluhovanou plochu vydělit 10. Například pro místnost o 22 m² je vhodný model s výkonem 2,2 kW. Získaná hodnota odpovídá „sedmičce“ podle systému BTU.

Vypočtený výkon se zvyšuje o 20 % v následujících případech:

• umístění místnosti na slunečné straně domu;
• přítomnost panoramatických oken;
• umístění velkého množství kancelářské techniky, elektrospotřebičů.

Rezervu chladicího výkonu 20 % je nutné zajistit, pokud v místnosti trvale bydlí nebo pracuje mnoho lidí.

Při výběru klimatizační techniky pro prostorné místnosti od 60 m², výrobní nebo obchodní budovy přímá závislost chladicího výkonu na ploše již nefunguje

Kvůli impozantním rozměrům, možné hranatosti a zakřivení se proudění vzduchu rozděluje nerovnoměrně. V tomto případě je vhodné instalovat multisystémové splitové komplexy.

Varianta #2 — použití tepelného výpočtu

Za přesnější se považuje tepelnětechnický výpočet s ohledem na konstrukční a provozní vlastnosti budovy. Dále se podíváme na typický vzorec používaný pro výpočty.

Rozhodující faktory:

• rozměry místnosti: plocha a přesná výška;
• počet osob;
• účel místnosti: tělocvična, aktivní práce, odpočinek apod.;
• tepelné zdroje, domácí/kancelářské zařízení;
• přítomnost zateplených fasád a střechy.

Hlavní důraz při odhadu výkonu klimatizace je kladen na celkový tepelný zisk.

Navržená metodika tepelného výpočtu je použitelná pro kancelářské prostory, samostatné místnosti rodinných domů a byty v pevných budovách. Omezení plochy – 70 m²

Čím větší je tepelný tok, tím vyšší by měl být chladicí výkon split systému.

Typický vzorec:

Q=Q1+Q2+Q3,

Kde: Q – celkový chladicí výkon; Q1 – tepelné zisky z konstrukčních prvků místnosti; Q2 – tepelné zisky od osob; Q3 – tepelné emise od zařízení.

Krok #1 – výpočet Q1

Tepelný přebytek místnosti se určuje následovně:

Q1=V*g,

kde: V – objem obsluhovaného prostoru, vypočtený jako součin plochy v metrech čtverečních a výšky stropů; g – výpočtový součinitel prostupu tepla.

Hodnota ukazatele g závisí na orientaci oken a úrovni přirozeného osvětlení místnosti:

• 40 – slunečná strana, intenzivní sluneční záření je typické pro jižní, jihozápadní, jihovýchodní orientaci;
• 35 – střední osvětlení východní, severozápadní, západní strany;
• 30 – převaha zastínění během dne je pozorována v místnostech, jejichž okna směřují na sever nebo severovýchod.

Jak vidíme, pro slunečnou stranu bude nejvyšší součinitel prostupu tepla.

Krok #2 – stanovení Q2

Tepelná produkce lidí závisí na jejich věku a pohyblivosti.

Pro dospělou osobu jsou typické následující hodnoty tepelného výdeje:

• klidový stav – 80 W;
• lehká práce, mírná zátěž – 125 W;
• aktivní činnost – 170 W.

Při vykonávání těžké práce a intenzivních sportovních cvičení dosahuje tepelná produkce 250 W.

Pro spolehlivější odhad se tepelné zisky dětí do 12 let berou s koeficientem 0,5, do 17 let – 0,75

Takový přístup je však oprávněný při výběru split systému do dětských zařízení. Klimatizace se pořizuje do budoucna, proto by se pro rodinu měl tepelný výdej dětí přirovnat k „dospělým“ hodnotám.

Pro bytový chladicí systém se parametr Q2 určuje jako součin počtu obyvatel a průměrné hodnoty tepelného výdeje – přibližně 110 W.

Krok #3 – výpočet Q3

Tepelné přebytky z elektrického zařízení se počítají podle vzorce:

Q3=N*m*i,

Kde:

• N – výkon jednotky zařízení;
• m – počet domácích spotřebičů;
• i – koeficient přeměny elektrické energie na tepelnou.

Ve výpočtech je nutné zohlednit i četnost používání zařízení během dne, přičemž nepřetržitý provoz se bere jako jedna jednotka.

Koeficienty přechodu energie pro různá zařízení jsou uvedeny v tabulce. Další hodnoty tepelného toku: televizor – 0,2 kW, kopírovací zařízení, počítač – 0,3 kW, jiná osvětlovací/domácí technika – 30% jmenovitého příkonu

Po sečtení celkové hodnoty tepelných toků lze určit výkon klimatizace. Je povoleno překročení chladicího výkonu zařízení o 15 % vypočtené hodnoty nebo jeho snížení – maximálně o 5 %.

Postupné výpočty výkonu zařízení

Nejprve provedeme výpočet potřebného výkonu zařízení pro konkrétní místnost o ploše 24 m². Poté se podíváme na situace, kdy se používají korekce.

Výpočet výkonu pro konkrétní místnost

Výpočtové údaje pro stanovení výkonu splitové klimatizace:

• plocha místnosti – 24 m², výška stropů – 2,8 cm;
• místnost se standardním oknem orientovaným na jih;
• počet osob – 2;
• vybavení technikou: počítač, televizor, lednička (0,3 kW), žárovka (0,1 kW).

Je možný současný provoz uvedených elektrických spotřebičů.

Krok 1 – stanovení tepelných zisků z oken, podlahy, stěn a stropu.

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

Získanou hodnotu lze bez obav zaokrouhlit na 2,6 kW. Ve výpočtu je použit koeficient g=40, protože místnost je dobře osvětlená.

Krok 2 – výpočet tepelného toku od osob. Tepelnou produkci dospělé osoby uvažujeme 110 W.

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

Krok 3 – tepelné toky od zařízení se počítají pro každý typ techniky s ohledem na koeficient přeměny elektrické energie:

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

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

Krok 4 – výpočet chladicího výkonu klimatizace.

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

Pro srovnání lze provést přibližný výběr klimatizace pouze podle plochy bez zohlednění počtu osob a tepelných toků. Pro plochu 24 m² by orientační chladicí výkon měl být 2,4 kW, s ohledem na dobré osvětlení – 2,4*1,2=2,88 kW.

Podle výchozích parametrů se doporučuje vybrat klimatizaci o výkonu v rozmezí 3,3–3,9 kW. Této hodnotě odpovídají splitové klimatizace „dvanáctky“ – jejich výkon je 3,5–3,5 kW

V této situaci se výsledky výpočtů podle dvou metod liší. Priorita – «tepelný» výpočet. Chladicí výkon klimatizace musí pokrýt všechny možné tepelné příkony.

Zohlednění zvláštních provozních podmínek

Výše popsaná metoda ve většině případů nevyžaduje úpravy a poskytuje přesný výsledek.

Zvláštní pozornost si zaslouží:

• nutnost pravidelného větrání;
• umístění místnosti v nejvyšším patře;
• horké klima regionu;
• velká plocha zasklení.

Podívejme se na všechny tyto případy podrobněji.

Přívod čerstvého vzduchu

V dokumentaci ke splitovým systémům se obvykle uvádí, že provoz zařízení při otevřených oknech není žádoucí.

Přívod venkovního proudu vzduchu, který vstupuje do místnosti, vytváří pro klimatizační techniku nepředvídané tepelné zatížení. Objem čerstvého vzduchu není normován a je obtížné předem předvídat optimální výkonovou rezervu.

Aby byl udržován normální mikroklima bez neustálého pohybu křídla, lze ponechat okno v režimu mikroventilace nebo nainstalovat přívodní ventil. Obě varianty nezpůsobují průvan při zavřených vstupních dveřích.

Při provozu splitového systému v podmínkách mírného větrání je třeba zohlednit:

1. Za účelem kompenzace dodatečného tepelného zatížení je třeba při výpočtu výkonu klimatizace zvýšit ukazatel Q1 o 20 %.
2. Spotřeba elektrické energie při provozu splitového systému vzroste až o 15 %.

V horkém počasí se nevyplatí spoléhat na výkonovou rezervu. Při významných tepelných příkonech klimatizace nezajistí požadovanou teplotu.

Nejvyšší patro obytného prostoru

V podkrovích a bytech v posledních patrech bez půdy se teplo z nahřáté střechy přenáší do vnitřku místnosti. Situace se zhoršuje při plochých střechách tmavé barvy.

Aby se kompenzovaly tepelné příkony ze střechy, je zajištěna rezerva chladicího výkonu – při stanovení výkonu klimatizace se hodnota Q1 násobí koeficientem 1,15–1,2.

Horké klima regionu

Jedno z pravidel bezpečného používání klimatizace spočívá v dodržování přípustného teplotního rozdílu mezi venkovní a vnitřní teplotou budovy. Hranice hodnoty je 10 °C. Například, pokud je venku 35 °C, pak doporučená teplota v místnosti je nejméně 25 °C.

Jmenovitý výkon splitových systémů je uváděn s ohledem na provoz v podmínkách do 31–33 °C. Při zvýšení hodnoty na 40 °C a více není chladicí výkon jednotky dostatečný pro udržení vytoužených 18–20 °C.

Vzhledem k náchylnosti klimatu k horkému létu a vlastním preferencím úrovně chladu je třeba při výpočtech ukazatel Q1 dodatečně zvýšit o 20–30 %.

Velká okna v místnosti

Standardní vzorec předpokládá, že místnost má jedno okno standardních rozměrů – do 2 m². Několik okenních otvorů nebo panoramatická konstrukce zvyšuje nezapočtené tepelné zisky.

Kvůli zesílenému působení světelného toku, který proniká okny, vynakládá klimatizační zařízení v teplém období polovinu výkonu na kompenzaci slunečního tepla.

Úprava chladicího výkonu se provádí na každý čtvereční metr dodatečného zasklení:

• + 200-300 W – pro slunečnou stranu;
• + 100-200 W – mírné oslunění místnosti;
• + 50-100 W – převládající zastínění.

Snížit sluneční tepelné zisky pomohou světlé žaluzie nebo závěsy.

Další kritéria výběru klimatizace

Kromě výkonových charakteristik systému a třídy energetické účinnosti je třeba před nákupem rozhodnout o těchto parametrech:

• typ klimatizace;
• princip činnosti zařízení;
• funkční možnosti;
• výrobce.

Dále se podrobněji podíváme na každé z těchto kritérií.

Kritérium #1 — typ klimatizace

Pro domácí použití se používají monobloky a split-systémy. Do první kategorie patří okenní modely a kompaktní přenosné přístroje. Okenní klimatizace zabudované do okna ztratily svou dřívější popularitu.

Jsou vytlačovány modernějšími modifikacemi, které nemají nedostatky svých předchůdců: hlučnost provozu, snížení osvětlení kvůli zabírání okna, omezený výběr umístění.

Nesporné výhody okenních „chladičů“: nízká cena a opravitelnost. Takové zařízení se hodí spíše pro sezónní použití na chatě než do bytu.

Mobilní monobloky jsou vybaveny flexibilním vzduchovodem, který odvádí teplo ven. Přenosná klimatizace je optimálním řešením pro pronajaté prostory. Žebříček nejlepších mobilních modelů jsme uvedli v tomto článku.

Výhody mobilního monobloku: možnost přepravy, jednoduchá instalace. Nevýhody: velké rozměry, vysoká hlučnost, „vázanost“ na odvodní kanál.

Split-systémy pevně zaujímají vedoucí postavení mezi domácími klimatizačními komplexy.

Podle provedení se rozlišují dvě kategorie splitů:

1. Dvoubloková konstrukce. Dvojice modulů je spojena uzavřeným freonovým okruhem. Komplex je jednoduchý na obsluhu a téměř bezhlučný. K dispozici jsou různé varianty provedení vnitřní jednotky, skříň nezabírá užitnou plochu v místnosti.
2. Multi-systém. Venkovní modul zajišťuje provoz dvou až pěti vnitřních jednotek.

Použití multi-komplexu umožňuje nastavit různé parametry klimatizace v jednotlivých místnostech.

Nevýhoda klimatizačního systému – závislost vnitřních jednotek na jedné venkovní. Při její poruše zůstanou všechny místnosti bez chlazení.

Kritérium #2 — princip fungování

Rozlišujeme běžné a invertorové modely.

Postup činnosti tradičního split-systému:

1. Při zvýšení teploty se klimatizace zapne.
2. Po ochlazení na nastavenou mez se jednotka vypne.
3. Pracovní cyklus zapnutí/vypnutí se neustále opakuje.

Zatímco invertorová klimatizace funguje plynuleji. Po spuštění se místnost ochladí, ale přístroj dále pracuje se sníženým výkonem a udržuje požadovanou teplotu.

Invertorová verze splitového systému je o 30-40% úspornější než běžná klimatizace. Hodnota energetické účinnosti EER některých modelů dosahuje až 4-5,15.

Díky absenci „prudké“ cykličnosti práce jsou invertorové klimatizace tiché a odolné.

Vy také nevíte, co je lepší vybrat – invertorovou nebo běžnou klimatizaci? V tom případě doporučujeme seznámit se s jejich hlavními rozdíly a také výhodami a nevýhodami každé možnosti.

Kritérium #3 — funkce a značka

Výrobci ve snaze získat přízeň zákazníků vybavují split-systémy dalšími funkcemi.

Je dobré, pokud klimatizace disponuje následujícími funkcemi:

• vějířové rozložení proudění vzduchu;
• automatické obnovení nastavení přístroje;
• dálkové ovládání;
• vestavěný časovač.

Další z žádaných funkcí klimatizace mezi uživateli je přívod čerstvého vzduchu. Mnoho výrobců nabízí takové modely.

Klimatizace oblíbených obchodních značek jsou zastoupeny širokou řadou modelů různých cenových kategorií – od cenově dostupné ekonomické třídy až po split-systémy prémiového segmentu.

Nemalou roli při výběru hraje výrobce zařízení – čím lepší pověst značky, tím vyšší ukazatele kvality a spolehlivosti zařízení.

V žebříčku předních výrobců převažují zahraniční společnosti: Daikin, LG, Sharp, Hitachi, Panasonic a General Climat. Nejlepší modely klimatizací jsme prozkoumali v následujícím článku.

Závěry a užitečné video k tématu

Praktická doporučení odborníka pomohou rozhodnout se o výkonnostních charakteristikách klimatizace:

Při porozumění principům výpočtu výkonu klimatizačních systémů bude možné samostatně určit rozsah přípustného výkonu.

Konečný výpočet vhodných parametrů je lepší svěřit profesionálům – zkušený specialista zohlední všechny provozní nuance a vybere optimální model klimatizace.

Potřebujete klimatizaci, ale nechcete se přepočítat s výkonem a vybrat nedostatečně výkonné zařízení do bytu/domu? Nebo máte další otázky k výpočtům nebo chcete upřesnit určité nuance? Zeptejte se na radu v komentářích – naši odborníci a kompetentní návštěvníci stránek se pokusí objasnit všechny podrobnosti.