Air-Condition Calculation Basis

ภาระการทําความเย็น (Cooling load)ภาระการทําความเย็นภาระการทําความเย็น (Cooling load)(Cooling load)

ไชยณรงค จักรธรานนท ภาคเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร

จุดประสงค

เพื่อหาขนาดของอุปกรณทําความเยน็ใหเพียงพอตอภาระของการปรับอากาศ

ตลอดทัง้ป

สามารถคํานวณคาภาระการทําความเย็น (Cooling load) ที่เกิดเนื่องจากสิง่

ตางๆ

สามารถลดพลังงานที่ใชในการทําความเย็นของระบบปรับอากาศ


References

• Pita, G.E., 1998. Air conditioning principles and systems. 3rd ed., Prentice Hall.

• Carrier air conditioning company. System design manual, Part 1 Load estimation. 9th ed., 1972.

• McQuiston, F.C., and Spitler, J.D., 1997. Cooling and heating, Load calculation manual. 2nd ed., ASHRAE, Inc.


ภาระการทําความเย็นคือพลังงานความรอนทีจ่ําเปนตองดึงออกจากพื้นที่ปรับอากาศเพือ่ที่จะ

รักษาสภาวะความสบายทางของมนุษยตามตองการ (Desired comfort conditions)

ภาระการทําความเย็น (Cooling load)

การคํานวณคาภาระการทําความเยน็ก็คือ การหาคาภาระการทําความเย็นสูงสุด (Peak

load) เพื่อใชสําหรับกําหนดขนาดของเครื่องปรับอากาศที่ตองการ นอกจากนี้ยังสามารถ

คาํนวณหาคาภาระการทําความเยน็ตลอดทั้งปเพื่อประมาณคาใชจายจากการทํางานของ

เครื่องปรับอากาศไดอีกดวย

เนื่องจากสภาวะอากาศภายนอกจะมีผลโดยตรงตอภาระความรอนที่เกิดขึ้น ดังนั้นกําหนด

สภาวะอากาศภายนอกเพื่อใชในการคํานวณคาภาระทําความเย็นนั้นจะใชขอมูลทางสถติิของ

อากาศ (Weather data)

ภาระการทําความเยน็

ภาระการทําความเยน็สูงสุด

ขอมูลอากาศ


การคํานวณภาระการทําความเย็น

ปริมาณภาระทางความรอนที่พื้นที่การทําความเย็นไดรับ ณ เวลาหนึ่งสามารถถูก

แยกออกเปน 2 สวน

• ทําใหอากาศภายในพื้นที่ปรับอากาศอุณหภูมิสูงขึ้นในทันที

• ถูกวัสดุซึ่งเปนสวนประกอบของพื้นที่การทําความเย็น (หลังคา ผนัง กระจก) ดูดซึมไว



ปริมาณความรอนสุทธิที่อากาศภายในพื้นที่ปรับอากาศไดรับจึงนอยกวาปริมาณความรอนที่พื้นที่

การปรับอากาศไดรับทั้งหมด

เรียกผลรวมปริมาณความรอนสุทธิที่พื้นที่การปรับอากาศไดรับจากแหลงตางๆ วาภาระการทํา

ความเย็นของพื้นที่ปรับอากาศ (Cooling load)

ผลของการดูดซึมความรอนของวัสดุ


ความสามารถในการดูดซึมความรอน (Heat storage)

การคํ านวณจะต องคํ านึ งถึ งความสามารถในการดู ดซึมป ริมาณความร อนของ

สวนประกอบของพื้นที่การทําความเย็น


การหนวงของเวลา (Time lag)

เนื่องจากปริมาณความรอนสวนที่ดูดซึมไวจะถูกหนวงเวลาไวระยะเวลาหนึ่งจนกระทั่ง

อุณหภูมิของสวนประกอบของพื้นที่การทําความเย็นสูงกวาอุณหภูมิของอากาศในพื้นที่การทํา

ความเย็น ซึ่งมีผลทําใหอุณหภูมิของอากาศในพื้นที่การทําความเย็นสูงขึ้นได

การคายความรอนหลังภาระสูงสุด

สวนประกอบของพื้นที่การทําความเย็นมักที่จะคายปริมาณความรอนออกมาภายหลังที่พื้น

ที่การทําความเย็นผานชวงเวลาที่มีภาระทางความรอนสูงสุด (Peak load) ไปแลว


ความแตกตางระหวางความรอนที่ไดรับทั้งหมด และภาระความเย็น

เนื่องจากอิทธิพลการอมความรอน


ภาระการปรับอากาศ (Cooling load of air-conditioning system)

หลักการคือการคํานวณความรอนจากแหลงตางๆที่มีผลตอบริเวณที่ตองการ

ปรับอากาศ

ภาระการทําความเย็น อันเนื่อง จากความรอนสัมผัส และความรอนแฝง

แหลงที่มาของความรอน

ความรอนจากภายนอก ความรอนจากภายใน

• ความรอนถายเทจากหลังคา

• ความรอนถายเทผานผนัง

• ความรอนถายเทผานกระจก

• ความร อนถ า ย เทผ านผนั งกั้ น

เพดานและพื้น

• ความรอนจากคน

• ความรอนจากแสงไฟ

• ความรอนจากอุปกรณ

• ความรอนจากเครื่องมือ

• ความร อนจากการระบายอากาศ

และจากการรั่วซึมของอากาศ


Room heat gain

แหลงความรอนจากภายนอกและจากภายใน


ความรอนถายเทจากหลังคา

ปริมาณความรอนผานหลังคา ขึ้นกับองคประกอบที่เกี่ยวของ 3 สวน

ไดแก

สัมประสิทธิ์การถายเทความรอนของวัสดุที่ใชทําหลังคา (Roof design heat transfer

coefficient, U)

พื้นทีใ่นการคํานวณหลังคาบริเวณการทาํความเย็น (Area calculated from building plans)

ความแตกตางของอุณหภูมิการทําความเย็น (Cooling load temperature difference for

roofs, CLTD)

Q U A CLTD= × ×



สัมประสิทธิ์การถายเทความรอนของวัสดุที่ใชทําหลังคา (Roof design heat

transfer coefficient, U):

- คาความสามารถหรือคุณสมบัติการเปนฉนวนกันความรอนของวัสดุที่ใชทําหลังคา

ลักษณะหลังคาราบเรยีบรับความรอน ลักษณะหลังคาเปนมุมรับความรอน



พื้นที่ในการคํานวณหลังคาบริเวณการทําความเย็น

(Area calculated from building plans)

ปริมาณพื้นที่ของหลังคาบริเวณการทําความ

เย็นที่รับความรอนจากดวงอาทิตย โดยคิด

พื้นที่ของหลังคาจะยึดลักษณะภาพฉายของ

พื้นที่ (Projection area)เปนเกณฑ



- ความแตกตางของอุณหภูมิการทําความเย็น (Cooling Load Temperature

Difference for roofs, CLTD): คาความแตกตางของอุณหภูมิที่ใชเปนเงื่อนไขในการคํานวณหา

ภาระการทําความเย็น ระหวางอุณหภูมิของสภาพแวดลอมภายนอกพื้นที่การทําความเย็นและ

อุณหภูมิที่ตองการทํา ความเย็น

- CLTD เปนคาที่ซึ่งไดรวมอิทธิพลของการดูดซึมปริมาณความรอนของสวนประกอบหลังคาของ

พื้นที่การทําความเย็น


CLTD สําหรบัใชคํานวณโหลดความเย็นจากหลังคาแบน

Find CLTD from Table 1 and 2

CLTD varies on materials

Max. Temp depends on time


ปรมิาณความรอนผานหลังคา


Q U A CLTD= × ×

Q = cooling load [BTU/hr]

U = roof design heat transfer coefficient [BTU/hr-ft2-F]

A = area calculated from building plans [ft2]

CLTD = cooling load temperature difference for roofs [F]

cQ U A CLTD= × ×

เนื่องจากผลของภูมปิระเทศและอุณหภูมภิายในหองปรบัอากาศที่ใช

ในตาราง CLTD


ถาคาทีแ่สดงในตารางกําหนดสภาวะเฉพาะเชน ระบุอุณหภูมิของอากาศภายใน 78 OF อุณหภูมิ

เฉลี่ยภายนอก 78 OF คา CLTD จาํเปนจะตองมีการปรับแกไข

( ) ( ) ( )78 85c R aCLTD CLTD LM t t= + + − + −

CLTDc = Corrected cooling load temperature difference [F]CLTD = Cooling load temperature difference for roofs [F] (from

Table 1, 2)

LM = latitude-month correction [F] (from Table 4)

ta = average outdoor design temperature [F]

Cooling load temperature difference correction (wall, roofs or glass)

Cooling load temperature difference correction

( )/ 2a ot t DR= −

to = Outside design dry bulb temperature [F] (from Table A-9)

DR = Daily temperature range [F] (from Table A-9)

DR

For roof

1. A 30 ft × 40 ft roof of a building in Washington, D.C., is constructed of 4 in. heavy weight concrete with 1 in. insulation and a suspended ceiling. The

inside temperature is 76 F. Find the roof cooling load at 2 PM Solar Time

on July 21.

cQ U A CLTD= × ×

U from Table 1

CLTD from Table 2


U from Table 4 U from Table A-9


20.128 /U BTU hr ft F= − −


A-9

4

Daily temperature range, DR

Outside design dry bulb temperature, t0

0 2aDRt t= −Average outside temperature on a design day, ta

( ) ( ) ( ){ }78 85correction R aCLTD CLTD LM t t= + + − + −


cQ U A CLTD= × ×

( ) ( ) ( )29 1 78 76 82 85 29cCLTD F= − + − + − =


0.128 1200 29 4455 /Q Btu hr= × × =

291

761891 82

2 2

R

a o

CLTDLMt

DRt t

==

=

= − = − =

20.128 /U BTU hr ft F= − −


ความรอนถายเทผานผนัง

ปรมิาณความรอนผานผนัง

cQ U A CLTD= × ×


U = wall design heat transfer coefficient [BTU/hr-ft2-F]

A = area of wall [ft2]

CLTDc = correction cooling load temperature difference for wall [F]

(CLTD for wall from Table 2, 3 and LM from table 4 )



2. A South-facing wall of a building in Pittsburgh, Pennsylvania, has a net

opaque area of 5,600 ft2. The wall is constructed of 4 in. face brick +2 in.

insulation +4 in. heavy weight concrete. The inside air temperature is 77 F.

Find the wall cooling load at 4 PM Solar Time on June 21.

cQ U A CLTD= × ×

U from Table 3


CLTD from Table 2LM from Table 4

ta from Table A-9


3

2

20.116 /15

U BTU hr ft FCLTD= − −

=


A-9

4

0 2aDRt t= −



cQ U A CLTD= × ×

( ) ( ) ( )15 1 78 77 78 85 8cCLTD F= − + − + − =


0.116 5600 8 5200 /Q Btu hr= × × =

151

771988 78

2 2

R

a o

CLTDLMt

DRt t

==

=

= − = − =

20.116 /U BTU hr ft F= − −


ความรอนผานกระจก

ความรอนผานกระจกสามารถแยกตามลักษณะของความรอนที่เกิดขึน้ไดเปน

2 ลักษณะ

1. ความรอนเนื่องจากการนาํความรอน

2. ความรอนเนื่องจากการแผรังสีความรอน

Solar radiation

Conduction


ปรมิาณความรอนผานกระจกเนื่องจากการนําความรอน

cQ U A CLTD= × ×


U = wall design heat transfer coefficient [BTU/hr-ft2-F]

A = area of glass [ft2]

CLTDc = correction cooling load temperature difference for glass [F]

(CLTD for glass find from Table 5 and LM find from table 4 )





3. A room has 130 ft2 of single glass windows with vinyl frame. Inside air

temperature is 75 F and outdoor average temperature on a design day is 88 F.

Find the cooling load due to conduction heat gain through the windows at 2 PM

Daylight Saving Time.

cQ U A CLTD= × ×

U from Table A-7


CLTD from Table 5LM =0

ta from Table A-9


A-7

5


cQ U A CLTD= × ×

( ) ( ) ( )12 0 78 75 88 85 18cCLTD F= − + − + − =


0.9 130 18 2110 /Q Btu hr= × × =

120

7588

R

a

CLTDLMtt

==

==

20.9 /U BTU hr ft F= − −


4. A room has 130 ft2 of exterior single glass with no interior shading.

The inside design condition is 78 F and the outdoor daily average

temperature is 88 F. Determine the cooling load from conduction heat gain

through the glass at 12 noon Solar Time in summer.

cQ U A CLTD= × ×

U from Table A-7


CLTD from Table 5LM =0

ta from Table A-9


5

A-7


cQ U A CLTD= × ×

( ) ( ) ( )9 0 78 78 88 85 12cCLTD F= − + − + − =


0.9 130 12 1404 /Q Btu hr= × × =

90

7888

R

a

CLTDLMtt

==

==

20.9 /U BTU hr ft F= − −


สวนที่มีรมเงา (shade)

สวนที่แสงแดดผานโดยตรง

ความรอนผานกระจก (Solar radiation)

• Area

• Shading

• Max. Solar heat

• Shape



ปรมิาณความรอนผานกระจกเนื่องจากการการแผรังสีความรอนขึน้กับ

• พื้นที่กระจก (area calculated from building plans, A)

• แฟคเตอรภาระความเยน็สําหรับกระจก (Cooling load factor, CLF)

- คาตัวแปรภาระความเย็นของกระจกซึ่งสัมพันธและแปรผันกับทิศทางของกระจกและดวง

อาทิตย ลักษณะและรูปแบบโครงสรางของกระจก และ เวลาที่ใชในการพิจารณาการแผ

รังสี ของดวงอาทิตย

• แฟคเตอรความรอนสูงสดุที่ไดรับจากดวงอาทิตย (Maximum solar heat gain

factor, SHFG)

- คาตัวแปรความรอนสูงสุดของดวงอาทิตยทีก่ระทําตอพื้นผิวโลกซึ่งสัมพันธและแปรผันกับ

ตําแหนงองศาละติจูด ทิศทางของกระจกกับดวงอาทิตย และเดือนที่ใชในการพิจารณาคา

ความรอน

• สัมประสิทธิ์การบังแสง (Shading coefficients, SC)


Q A SC SHGF CLF= × × ×



SC = shading coefficient (Table 7 and Table 11)

SHGF = maximum solar heat gain factor (Table 6)

CLF = cooling load factor (Table 8)


ปรมิาณความรอนผานกระจกเนื่องจากการการแผรังสีความรอน


5. A building wall facing southwest has a window area of 240 ft2. The glass is ¼

in. single clear glass with light-colored interior venetian blinds. The building is of

medium construction, and is located at 40ON latitude. Find the solar cooling load

in August 3 PM Solar Time.


U from Table 7 U from Table 6 U from Table 10


6

7


10



0.67196

0.83

SCSHGFCLF

==

=


240 0.67 196 0.83Q = × × ×

26158.94 /Q BTU hr=


6. A building at 32ON latitude has a wall facing west with a 4 ft overhang, and

a 5 ft wide by 6 ft high window whose top is 1 ft below the overhang. How

much of the glass receives direct solar radiation at 3 PM?

shade

Direct solar

W = 4 ft

A = 1 ft

B

C

L= 6 ft


11

0

0

L shading from overhead projectionW

=


0

0

0.97LW

=

( ) ( )( )0 0.97 0.97 4 3.9L W ft ft= = =

เนื่องจากหนาตางอยูต่ํากวากันสาด 1 ft

3.9 1 2.9B ft= − =

ความสูงของหนาตางสวนที่ไดรับรังสีโดยตรงจากดวงอาทิตย

6 6 2.9 3.1C B ft= − = − =

ดังนั้นพื้นที่สวนที่เปนรมเงา 22.9 5 14.5 ft= × =

ดังนั้นพื้นที่สวนที่ไดรับแสงแดด23.1 5 15.5 ft= × =


7. A room with no carpeting and a wall facing east at 40ON latitude has a total

window glass area of 80 ft2. The building is of heavy weight (H) construction.

The glass is ¼ in. single heat-absorbing glass with no interior shading

device. At 10 AM ST in June, an adjacent building shades 30 ft2 of the

window. What is the solar cooling load?

,solar total shade solarQ Q Q= +

shadeQ A SC SHGF CLF= × × ×

solarQ A SC SHGF CLF= × × ×


6

7


8

6


shadeQ A SC SHGF CLF= × × ×

solarQ A SC SHGF CLF= × × ×

50 0.69 216 0.5 3750 /solarQ BTU hr= × × × =

50 0.69 48 0.5 500 /shadeQ BTU hr= × × × =

,solar total shade solarQ Q Q= +

, 500 3750 4230 /solar totalQ BTU hr= + =


ความรอนจากแสงสวาง

ปรมิาณความรอนจากไฟฟาแสงสวาง ขึ้นกับอยูกับองคประกอบ 2 สวน

• อัตราการสิ้นเปลืองกําลังไฟฟาของหลอดไฟ (Input rating from electrical

plans or lighting fixture data input)

3.4Q W BF CLF= × × ×

• แฟคเตอรภาระความเยน็สําหรับไฟฟาแสงสวาง (cooling load factor for light, CLF)

- คาตัวแปรภาระความเยน็ของไฟฟาแสงสวาง ซึ่งสัมพันธกับเวลาในการเปดไฟฟาและระยะเวลาในการใชงาน ประสทิธิภาพของไฟฟาแสงสวางและชนิดของไฟฟาแสงสวาง

Q = cooling load from lighting [BTU/hr]

W = lighting capacity [W]

BF = ballast factor (BF = 1.25 for fluorescent, BF = 1 for incandescent)

CLF = cooling load factor for lighting (normally use CLF = 1)ไชยณรงค จักรธรานนท ภาคเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร

8 A room has eight 40 W fluorescent lighting fixtures in use. The cooling

system operates only during occupied hours. What is the cooling load from the

lighting?

3.4Q W BF CLF= × × ×

( ) ( ) ( )3.4 40 1.25 1 1360 /Q W

BTU hr= × × ×

=

CLF เกี่ยวของกับความรอนจากแสงไฟที่ถูกวสัดุตางๆ ดูดซับไวในกรณีตอไปนี้ไม

ตองคํานึงถึงความรอนที่ถูกดูดซับ

• ระบบทําความเย็นทํางานเฉพาะในชวงที่มีผูอาศัย

• ระบบทําความเย็นทํางานนานกวา 16 ชั่วโมง

• ในชวงที่ไมมีผูอาศัยยอมใหอุณหภูมิหองสูงขึ้น (Temperature swing)


ความรอนจากบุคคล

ความรอนจากบุคคลเกิดขึน้จากการที่คนคายความรอนออกมาทั้งในรูป

ของความรอนสัมผัสและความรอนแฝง

ความรอนจากบุคคลขึ้นกับ• จํานวนบุคคลที่อยูในพื้นที่ (No. of people in space, n)

• ความรอนสัมผัส (Sensible heat gain, SHG, table 13)

• ความรอนแฝง (Latent heat gain, LHG, table 13)

• แฟคเตอรภาระความเย็นสําหรับบุคคล (Cooling load factor for people, CLF, table

14)

- คาตัวแปรภาระความเย็นของบุคคลซึ่งสัมพันธกับระยะเวลาของบุคคลที่อยูใน

พื้นที่การทําความเย็นและชวงเวลาที่บุคคลเขาไปในพื้นที่การทําความเย็น

sensible SQ n Q CLF= × ×

latent LQ n Q= ×ไชยณรงค จักรธรานนท ภาคเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร


CLF สาํหรับคน

CLF = 1 เมื่อเครื่องปรับอากาศถกูปดในเวลากลางคนื

จาํนวนชั่วโมงทีค่นอยูในหอง

ชั่วโมงที่ใชเครื่องปรับอากาศ


9. What is the heat gain from 240 people at night in a movie theater at 75 F DB?

245 /sq BTU hr=

105 /Lq BTU hr=


เนื่องจากในตอนกลางคืนโรงภาพยนตรมักปดระบบปรับอากาศ ดังนั้น CLF=1 หรือ

หาไดจากตารางที่ 14

245 /sq BTU hr=

105 /Lq BTU hr=

จากตารางที่ 13

ความรอนสัมผัสจากคน 240 245 1.0 58,800 /

s sQ n q CLFBTU hr

= × × = × ×=

ความรอนแฝงจากคน 240 105 25,200 /

L LQ n qBTU hr

= × = ×=

ความรอนรวมจากคน,

58,800 25, 200 84,000 /

total people s LQ Q Q

BTU hr

= +

= +=


ความรอนจากไฟฟากําลัง

ความรอนจากไฟฟากําลังเกิดขึ้นจากอปุกรณที่ใชการทํางานของมอเตอร

เปนหลกั

ปรมิาณความรอนจากไฟฟากําลัง ขึ้นกับอยูกับองคประกอบ 2 สวน

• ความรอนสุทธิของไฟฟากําลัง (Heat gain for power)

- ปริมาณความรอนสุทธิที่เกดิจากการทํางานของมอเตอรไฟฟา

( ) ( )Q P EF= ×

P = power rating from electrical plans or manufacturer’s data [BTU/hr]

EF = efficiency factors and arrangements to suit circumstances



ความรอนจากไฟฟากําลัง

• ความรอนสุทธิของไฟฟากําลัง (Heat gain for power)

- แฟคเตอรภาระความเย็นสําหรับไฟฟากําลัง (Cooling load factor for power,

CLF) ซึ่งสัมพันธกับเวลาในการเปดไฟฟากําลัง และระยะเวลาในการใชงาน

( ) ( )Q Heat gain CLF= ×


Heat gain = heat gain for power [BTU/hr]

CLF = cooling load factor


10. A hotel with 150 rooms has a fan-coil air conditioning unit in each room,

with a 0.16 HP motor. What is the heat gain (load) to the building from

the units?

16

มอเตอรขนาด 0.16 HP ทําใหเกิดความรอน 1160 BTU/hr

ความรอนทั้งหมดจากมอเตอร

1160 150 174,000 /Q BTU hr= × =


ความรอนจากแหลงอืน่ๆ

ความรอนจากเครื่องมือและอุปกรณ

ความรอนผานผนังภายในฝาเพดานและพื้น

ความรอนจากการระบายอากาศและอากาศรั่ว

Cooling coil load


ความรอนจากเครื่องมือและอปุกรณ

ความรอนจากเครื่องมือและอปุกรณตางๆ ที่ตั้งอยูภายในหองปรบัอากาศ

( )sensibleQ Sensible heat gain CLF= ×

( )latentQ Latent heat gain=

ความรอนผานผนังภายใน ฝาเพดาน และพื้น

ปริมาณความรอนเกิดเนื่องจากแหลงความรอนภายในและบริเวณขางเคียงของ

บริเวณที่ปรับอากาศ ในลักษณะการถายเทความรอนจากหองหรือบริเวณที่ไมมี

การทําความเย็น ผานผนังภายใน ฝาเพดาน และพื้น เขามายังบรเิวณพื้นที่การทํา

ความเย็นซึ่งจะเกิดเปนสวนหนึ่งของภาระการทําความเย็นรวมของพื้นที่การทําความเย็น

ลกัษณะความรอนผานฝาเพดาน

ลกัษณะความรอนผานพืน้


Q U A T= × ×Δ


U = design heat transfer coefficient for partition, ceiling, floor [BTU/hr-ft2-F]


ΔT = design temperature difference, unconditioned area to room, partition, ceiling, floor [F]

ปรมิาณความรอนผานผนังภายใน ฝาเพดาน และพื้น

ความรอนผานผนังภายใน ฝาเพดาน และพื้น



ความรอนจากการระบายอากาศและอากาศรั่วซึมขึ้นอยูกับ

องคประกอบ 4 สวน

• อัตราการไหลของการระบายอากาศและอากาศรั่วซึม

(Ventilation and infiltration, m)

• ความแตกตางของอุณหภูมิอากาศภายนอกและภายในพื้นที่การทําความเยน็

(Outside inside air temperature difference, t)

• ความแตกตางของความชื้นจาํเพาะของอากาศภายนอกและภายในพื้นที่การทํา

ความเยน็ (Outside-inside air humidity ratio difference, W)

-คาความแตกตางของปริมาณน้ําในอากาศของอากาศภายนอกและอากาศภายในพื้นที่การทํา

ความเยน็ ซึ่งเปนภาระการทําความเย็นอันเนื่องจากปริมาณความรอนแฝงภายในพื้นที่การ

ทําความเย็น



• ความแตกตางของเอนทาลปของอากาศภายนอกและภายในพื้นที่การทําความเยน็

(Outside-inside air enthalpy difference, H)

- คาความแตกตางของระดับความรอนของอากาศชื้น ตอหนวยน้ําหนักของอากาศแหง

ของอากาศภายนอกและภายในพื้นที่การทําความเยน็


Heat gain from Infiltration and VentilationHeat gain from Infiltration and Ventilation

ความรอนที่เกิดจากอากาศภายนอกรั่วเขาหองประกอบดวย ความรอนสัมผัสที่หองรับจากอากาศรัว่

( )( )1.1sQ CFM TD=

CFM = อัตราการรั่วของอากาศจากภายนอกเขาหอง [ft3/min]

TD = ความแตกตางระหวางอณุหภูมิภายในและภายนอกหอง [F]

( )( )( )3

60 min/ 0.244 /1.1

13.34 /hr Btu lb F

ft lb−

=

60VCFM ACH= ×

ACH = No. of air changes per hour (Table 17)

V = Volume of room [ft3]ไชยณรงค จักรธรานนท ภาคเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร

Heat gain from Infiltration and Ventilation (ตอ)Heat gain from Infiltration and Ventilation (ตอ)

ความรอนแฝงที่หองรับจากอากาศรั่ว

( )( )0.68L o iQ CFM W W= −

( )( )( )( )3

60 min/ 1050 /0.68

13.34 / 7000 .hr Btu lb

ft lb gr lb=

CFM = อัตราการรั่วของอากาศจากภายนอกเขาหอง [ft3/min]

Wo, Wi = อัตราสวนความชื้นของภายนอกและภายในหอง [grw/lba]

60VCFM ACH= ×

ACH = No. of air changes per hour (Table 17)

V = Volume of room [ft3]ไชยณรงค จักรธรานนท ภาคเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร


Cooling coil loadCooling coil load

เปนอตัราความรอนที่จะตองถูกเอาออกโดย Air conditioning

equipment cooling coil

Ventilation (Outside air)

Heat gain to ducts

Heat from air conditioning equipment (e.g. pump, fan)

Air leakage from ducts


Infiltration & Ventilation- อากาศรั่วเขาหองเกิดจากความดันอากาศนอกหองสูงกวาในหอง- เพื่อการประหยัดพลังงานปริมาณอากาศรั่วเขาหองสูงสุดอาจจะประมาณจากความเร็วอากาศสูงสุดนอกหอง เชน

11 cfm/ft door crackประตูหมุน

1.0 cfm/ft2 door areaประตูบานเลื่อน

1.0 cfm/ft2 door areaประตูบานสวิง

0.5 cfm/ft2 door areaประตูกระจกบานเลื่อน

0.5 cfm/ft sash crackหนาตาง

อากาศรั่วเขาหองรายการ

*ความเรว็ลมภายนอก 25 mph (2200 fpm)ไชยณรงค จักรธรานนท ภาคเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร

โหลดความเย็นสูงสุด (Peak cooling load)

• เพื่อเลือกใชอุปกรณทําความเย็นที่สามารถรับโหลดสูงสุดไดตลอดทั้งป• หลักการคาดคะเนโหลดสูงสุดที่เกดิขึ้นในรอบป

1. กระจกดานตะวันตกจะไดรับความรอนสงูสุดจากดวงอาทิตยในตอนบาย ของกลางฤดู

รอน

2. กระจกดานตะวันออกจะไดรับความรอนสงูสดุจากดวงอาทิตยในตอนเชาของตนหรือ

กลางเดือน

3. กระจกดานทิศใตจะไดรับความรอนสงูสุดจากดวงอาทิตยเวลาหลังเที่ยงเล็กนอยของวนั

ในฤดูฝน

4. กระจกดานตะวันตกเฉียงใตจะไดรับความรอนสงูสุดจากดวงอาทิตยในตอบายของวนัใน

ฤดูฝน

5. หลังคาจะไดรับความรอนสงูสุดในตอนบายของวันในฤดูรอน

6. ผนังจะไดรับความรอนสงูสุดในตอนบายของวนัในฤดูรอน


12. The Stellar Dome enclosed athletic stadium seats 40,000 people. The

space design conditions are 80 F and 50 % RH, and outdoor design

condition 94 F DB and 74 F WB. What is the cooling load due to

ventilation?


( )( )1.1sQ CFM TD=

( )( )0.68L o iQ CFM W W= −

( )( )1.1 15 40,000 94 80 9,240,000 /

sQBTU hr

= × −

=

( )( )0.68 15 40,000 95 70 7,344,000 /

LQBTU hr

= × −

=

9, 240,000 7,344,000 16,584,000 / =1,382 Tons

total s LQ Q Q

BTU hr

= += +=

Sensible heat

Latent heat

Total heat


13. A 36 in. × 12 in. duct, 50 ft long, carrying air at 60 F, runs through a space at 90 F. The duct is insulated to an overall U = 0.25. What is the heat gain

to the air in the duct?

Q U A T= × ×Δ

2

1 12 36 2 12 5012 12

400

ft ftA in in ftin in

ft

⎛ ⎞= × × + × × ×⎜ ⎟⎝ ⎠

=

( )( )( )0.25 400 90 60 3,000 BTU/hrQ = −

=

นําคาที่คํานวณไดรวมกับโหลดทําความเย็นของหอง (โหลดภายนอกและโหลดภายใน) เพื่อหาขนาดของอุปกรณทําความเย็นตอไป


11. A room facing east in the Shelton Motel in St.Louis, Mo., has a 60 ft2

window and a 40 ft2 wall area. The glass is ¼ in. single clear glass with

light-colored interior venetian blinds. The wall is a metal curtain wall with a

U-value of 0.14, Building construction is lightweight. Find the time and

value of room peak cooling load. The room is a 78 F DB.


Table 6 Maximum solar heat gain factor (SHGF) BTU/hr.ft2 for sunlit glass, north latitudes

A-9


t0 DR

7

10


5

A-7


LM = 0

01894 85

2 2aDRt t= − = − =


( ) ( ) ( ){ }0 78 78 85 85correctionCLTD CLTD= + + − + −

4


3

2


ไมมีเพดานแขวน

มีเพดานแขวน

1

1

CLTDOverall heat transfer, U


The Superb Supermarket, shown in Fig., is located in Indianapolis, Indiana. It is a one-story building with a basement used for storage. Construction and conditions are follows:

• Roof is 4 in. h.w. concrete slab, 2 in. insulation,• Gypsum board ceiling, U = 0.09 BTU/hr-ft2-F,• Walls are 4 in. face brick, 4 in. common brick, 2 in. insulation, ½ in.

gypsum wall board, U = 0.11,• Front window is ¼ in. single heat absorbing glass, 10 ft high,

aluminum frame, not shaded,• Doors are ¼ in. single clear glass, aluminum frame,• Receiving door is 1 ½ in. steel with urethane core,• Occupancy is 60 people,• Construction is medium (M) weight,• Lighting is 3 watts per square foot of floor area, fluorescent fixtures,• Outdoor ventilation rate as per Table 17• Store is open from 10 AM to 8 PM• Determine the require cooling load



West

East

6’x7’83’x10’

6’x7’

14’

90’

6’x7’

1

2


4

5 Table 6 SHGF


7


9

A-7


665076Room1017490Outdoor

Humidity ratio

% RH

WB F

DB F

Design condition

39 NLat.Indianapolis, IndianaLocationSupermarketProject

17.00Peak timeJul-21Peak day

F79Ave outdoor temp (t0)F22Daily Range

381.8913421.01E381.8913421.01W

7544.79138301.01WGlassQ

CLTDC(F)

CLTD (F)

Area (ft2)UDirectionConduction

554.813173880.11W2845.9222611760.11E1201.213178400.11S(Group B)646.87118400.11NWall

376.72327420.39EDoor26460.01454000.35Floor15552.0323654000.09Roof/Ceiling


1876.10.220.9442216E4946.10.580.9442216WGlass

71747.90.580.69830216WSolarQCLFSCArea (ft2)SHGFDirection

66290.411.23.4116200LightQCLFBFWatts

227,806.2Btu/hrRoom/building cooling load

12000No.60LHG20015000CLF1No.60SHG250People

Q

270,142.2Btu/hrCooling coil load

Fan gainDuct gain

25704gr/lb35CFM10800.6816632TC14CFM10801.1Ventilation


Conversion units

1 bar = 14.5 lbf/in2 = 1.02 kgf/cm2

1 atm = 14.696 lbf/in2 = 1.033 kgf/cm2

= 1.01325 bar = 760 mm Hg or 760 torr1 kcal = 427 kgf m = 4.1868 kJ

= 3.968 Btu1 kJ = 0.964 Btu = 0.239 kcal1 Btu = 0.252 kcal = 1.055 kJ

1 kJ/kg = 0.239 kcal/kg = 0.42 Btu/lb

1 kcal/kg = 4.19 kJ/kg = 1.8 Btu/lb

1 Btu/lb = 0.556 kcal/kg = 2.33 kJ/kg

1 TR (Ton refrigeration) = (1 × 2000 lb × 144 Btu/lb)/ 24 hr= 12000 Btu/hr = 200 Btu/min

= 3024 kcal/hr = 50.4 kcal/min

= 12660 kJ/hr = 211 kJ/min = 3.5167 kW

1 C = 5/9( F - 32 )

Documents

Air-Condition Calculation Basis