Важность термического сопротивления

Тепловое сопротивление корпуса ИС является мерой способности корпуса передавать тепло, выделяемое ИС (кристаллом), на печатную плату или в окружающую среду. Учитывая температуры в двух точках, количество теплового потока из одной точки в другую полностью определяется тепловым сопротивлением. Зная тепловое сопротивление корпуса, можно рассчитать температуру перехода ИС для заданной рассеиваемой мощности и ее эталонной температуры.

На веб-сайте Maxim (производство, компоновка, производство, контроль качества / надежность, закупки) представлена ​​информация о часто используемых значениях термического сопротивления для ИС.

Определения

Θ _JA — тепловое сопротивление от перехода к окружающей среде, измеренное в ° C / Вт. Окружающая среда считается термической «землей». Θ _JA зависит от корпуса, платы, воздушного потока, излучения и характеристик системы.Как правило, влияние радиации незначительно. Θ _JA Значения указаны только для естественных условных условий (без принудительного воздуха).

Θ _JC — тепловое сопротивление от перехода к корпусу. Корпус — это указанная точка на внешней поверхности упаковки. Θ _JC зависит от материалов корпуса (выводная рама, состав пресс-формы, клей для крепления штампа) и от конкретной конструкции корпуса (толщина штампа, выступающая площадка, внутренние тепловые переходные отверстия и теплопроводность используемых металлов).

Для свинцовых корпусов контрольная точка Θ _JC на корпусе — это место, где вывод 1 выходит из пластмассы. Для стандартных пластиковых пакетов Θ _JC измеряется в углу штифта 1. Оно измеряется в центре открытой поверхности контактных площадок для корпусов с открытыми подушечками. Измерение Θ _JC выполняется путем прикрепления корпуса непосредственно к «бесконечному радиатору», обычно к медному блоку с жидкостным охлаждением, который может поглощать любое количество теплового потока без теплового сопротивления.Измерение представляет собой передачу тепла от матрицы к поверхности корпуса исключительно за счет теплопроводности.

Обратите внимание, что Θ _JC учитывает только сопротивление путей теплового потока к поверхности корпуса. По этой причине _JC всегда меньше _JA . Таким образом, _JC представляет собой удельное теплопроводное тепловое сопротивление, в то время как Θ _JA представляет собой теплопроводный, конвективный и лучистый теплопроводы.

Θ _CA — термическое сопротивление от корпуса к окружающей среде.Θ _CA включает тепловые сопротивления для всех путей нагрева от внешней стороны корпуса до окружающей среды.

Учитывая приведенные выше определения, мы видим, что:

Θ _JA = Θ _JC + Θ _CA

Θ _JB — термическое сопротивление от перехода к плате. Θ _JB определяет тепловой путь от перехода к плате и обычно измеряется на плате рядом с корпусом рядом с контактом 1 (<1 мм от края корпуса).Θ _JB включает тепловое сопротивление от двух источников: от соединения ИС до контрольной точки на дне корпуса и через плату под корпусом.

Для измерения Θ _JB , конвекция от верхней части упаковки блокируется, а холодная пластина прикрепляется к дальней стороне платы, противоположной месту расположения упаковки. См. Рисунок 1 ниже.

Рис. 1. Иллюстрация процесса измерения Θ _JB .

Ψ _JB — это параметр для определения тепловых характеристик перехода между платой и платой, измеряемый в градусах Цельсия / Вт.JESD51-12, Руководство по созданию отчетов и использованию тепловой информации корпуса , поясняет, что параметры термической характеристики не совпадают с тепловым сопротивлением. Вместо этого Ψ _JB измеряет мощность компонентов, протекающих через несколько тепловых путей, а не через один прямой путь, как в тепловом сопротивлении _JB . Таким образом, тепловые пути _JB включают конвекцию от верхней части упаковки, что делает _JB более полезным для приложений клиентов.См. Стандарты JEDEC JESD51-8 и JESD51-12 для получения более подробных спецификаций по этому параметру.

Разработчики могут определить значения Θ _JB и Ψ _JB путем теплового моделирования или прямого измерения. В любом случае выполните следующие действия:

1. Управляйте условиями рассеивания мощности, подходящими для Θ _JB или Ψ _JB .
2. Определите температуру кристалла, обычно используя диод на кристалле.
3. Определите температуру печатной платы на расстоянии <1 мм от края корпуса.
4. Определите рассеиваемую мощность.

Термические расчеты

Температура перехода

Где:

T _J = T _B + (Ψ _JB × P)

Где:
T _B = температура платы, измеренная в пределах 1 мм от упаковки

T _J = T _T + (Ψ _JT × P)

Где:
T _T = температура, измеренная в центре верхней части упаковки.

Примечание : в технических паспортах продукта указана максимально допустимая температура перехода для каждого устройства.

Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Максимально допустимая мощность указана при температуре окружающей среды + 70 ° C и максимально допустимой температуре перехода +150 ° C.

Функция замедления

Функция снижения мощности = P / (T _J — T _A )

Где:
T _A обычно составляет + 70 ° C (коммерческий)

И:
T _J является максимально допустимым температура перехода, обычно + 150 ° C.

Чтобы определить максимально допустимую мощность при температуре окружающей среды выше + 70 ° C (например, + 85 ° C в расширенном диапазоне температур), действуйте следующим образом:

P _max85C = P _max70C — (Функция снижения мощности × (85-70))

Термические характеристики и условия измерения

JEDEC доступны по адресу: JEDEC. Обратите внимание, что стандарты JEDEC охватывают различные тепловые приложения.

Заголовки спецификаций JEDEC

Краткое изложение спецификации JEDEC Thermal, Multilayer Test-Board JESD51-7

Плата для тепловых испытаний, описанная в спецификации JESD51-7, наиболее подходит для приложений Maxim IC.

Материал : FR-4
Слои : два сигнала (передняя и задняя) и две плоскости (внутренние)
Готовая толщина : 1.60 ± 0,16 мм
Толщина металла :

• Передняя и задняя сторона: 2 унции меди (готовая толщина 0,070 мм)
• Две внутренние плоскости: 1 унция. медь (готовая толщина 0,035 мм)

Конструкция бокового следа компонента

Дизайн обратного следа

Плоскости питания и заземления не должны прерываться, за исключением схем зазоров через изоляцию.Плоскости не должны находиться в пределах 9,5 мм от рисунка краевого соединителя.

Пакеты с открытыми подушечками

Покрытие припоя

Тепловое моделирование

Инструменты электрического проектирования, такие как PSPICE или Cadence®, можно использовать для создания простых тепловых моделей корпусов. Элементы корпуса представлены в виде резисторов, подключаемых к плате в резисторную сеть. Когда подтверждается соответствие модели корпуса с эмпирическими данными, модель можно использовать для прогнозирования вариаций корпуса, включая: размеры кристаллов, размеры открытых площадок, плавленые выводы или количество заземлений, подключенных к плоскостям.Эти модели «что, если» дают достаточно точный прогноз индивидуальных конфигураций.

Консультации — Инженер по подбору | Подбор ОВК

Участники:

• Роджер Чанг, ЧП, LEED AP, директор, директор по устойчивому развитию, Westlake Reed Leskosky, Кливленд
• Роберт Ф. Стай, PE, LEED AP, Associate, SmithGroup, Phoenix
• Питер Д. Зак, ЧП, директор, GRAEF, Милуоки

CSE: Что такое правильный выбор системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха?

Питер Д.Zak: Правильный выбор размеров системы включает установление правильных критериев проектирования, используемых для определения фактических нагрузок на здание. Согласование оборудования HVAC с фактическими нагрузками снижает первоначальные затраты и эксплуатационные расходы.

Roger Chang: Цель состоит в том, чтобы выбрать оборудование, максимально точно соответствующее реалистичным требованиям в области отопления, вентиляции и охлаждения. Мы стараемся применять этот подход ко всем проектам, внимательно консультируясь с владельцем. Например, типичное допущение для плотности мощности освещения в музейной галерее составляет 6 Вт / кв.футов. В недавнем проекте, благодаря тщательной работе с дизайнером выставки и использованию современных технологий освещения, мы смогли спроектировать до 3,5 Вт / кв. футов комфортно.

CSE: Каковы преимущества правильного выбора ОВК?

Chang: Капитал может быть перенесен на более эффективное оборудование, улучшенную оболочку здания или, возможно, просто более красивую внутреннюю отделку. В частности, лаборатории получают выгоду от значительного снижения потребления энергии из-за огромного количества кондиционированного воздуха, который обычно перемещается для поддержания теплового комфорта или качества воздуха.

Zak: Правильный подбор размеров позволит использовать меньшее оборудование, что снижает начальные затраты. Правильно выбранное оборудование повышает общую эффективность системы, что позволяет избежать циклического переключения оборудования и неэффективной работы при частичной нагрузке. Повышение эффективности и минимизация цикличности оборудования снижает затраты на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы.

Роберт Ф. Стай: Часто системы ОВК имеют слишком большие размеры, чтобы быть готовыми к «неизвестным» условиям, то есть лучше обезопасить, чем сожалеть.Что происходит, так это то, что системы могут оказаться во много раз больше, чем действительно требуется, и соответствующий счет за строительство больше, чем ожидал владелец. Представьте себе применение коэффициента безопасности 10% к каждой зоне плиты перекрытия офисного здания после выполнения подробного расчета нагрузки на отопление / охлаждение и добавления 5% общего коэффициента безопасности или округления размера к вентиляционным установкам (AHU), которые обслуживают зоны. Устанавливая экстремальные уставки температуры в помещении в дополнение к этому, вы можете получить воздушную систему, которая может быть на 20% больше, чем требовалось при расчетах нагрузки.Осуществление этого через несколько устройств обработки воздуха, насосов, чиллеров, котлов и т. Д. Может привести к значительному перерасходу механической системы и последующим финансовым последствиям для электрических и структурных систем.

Операционные расходы могут резко возрасти, если оборудование работает с пониженной эффективностью из-за слишком большого размера. Пиковые нагрузки в типичном офисном здании происходят только от 1% до 2% в год, поэтому, даже если размеры оборудования соответствуют пиковой нагрузке, на самом деле большую часть года оно работает с частичной нагрузкой.

CSE: Какие инструменты, методы или технологии работают лучше всего? Какие из них не работают?

Sty: По мере того, как программное обеспечение для расчета и моделирования нагрузки становится все более совершенным, инженеры могут моделировать нагрузки нагрева / охлаждения и более точно прогнозировать производительность оборудования в различных рабочих точках. Однако точность любой программы расчета зависит от информации, введенной пользователем. Инженер должен правильно понимать конструкцию здания, ориентацию, внутренние нагрузки и требуемые уставки температуры / влажности в помещении, чтобы рассчитать точные результаты.Это требует тесного сотрудничества с командой архитекторов на ранних этапах проектирования для разработки энергоэффективной оболочки здания, а также с владельцем, чтобы наилучшим образом определить использование пространства, требования к заданным значениям и занятые часы. Пересмотр проектов, которые были в эксплуатации в течение 2–3 лет, и изучение исторических данных тенденций из системы управления зданием может предоставить информацию, которая может быть применена к аналогичным проектам в будущем.

Zak: Лучшие программы — это компьютерные модели для вычислителей энергии и программы выбора оборудования, которые позволяют оценить производительность при полной и частичной нагрузке.

Chang: Разработайте очень подробную основу проектирования, которая фиксирует требования владельца, климатические проектные допущения, руководство по нормам и передовой опыт. Допущения при проектировании следует уточнять путем моделирования фактической мощности освещения, нагрузок на оборудование и тепловых свойств оболочки. Ничто не заменит надежные вычисления, основанные на отраслевых стандартах. Стандарт ASHRAE 90.1 действительно снизил нагрузку на отопление и охлаждение, что делает устаревшие практические правила неприемлемыми. Вычисления традиционно были очень консервативными, предполагая отсутствие внутренней выгоды для обогрева и отсутствие изменений внутреннего притока тепла в течение дня для расчетов охлаждения.Инструменты динамического теплового моделирования, такие как IES-VE, EnergyPlus или Ecotect, могут быть использованы для выбора нужного размера в зависимости от более реалистичных условий эксплуатации.

CSE: Какие ошибки вы делаете чаще всего? Чего следует избегать инженерам?

Chang: Сами ожидания клиентов должны быть оправданными. Общение чрезвычайно важно. Заказчику необходимо понимать предположения проекта и факторы безопасности. Многие учреждения имеют руководящие принципы проектирования помещений, которые требуют очень конкретных критериев определения размеров.Выбор правильного размера может нарушить эти критерии и привести к конфликту после строительства. Поскольку процесс проектирования здания может быть очень динамичным, важно регулярно согласовывать расчеты с архитектурным проектированием. Будьте консервативны с предположениями о габаритах здания, особенно с учетом сложности деталей, которые мы наблюдаем сегодня в зданиях. Инженеры не должны чувствовать давление, чтобы уменьшить размеры оборудования до абсолютного минимума. Легче уменьшить размеры, чем возвращаться и увеличивать, из-за связанных с этим затрат, влияния на электрическое обслуживание и требований к пространству.

Sty: Эмпирические правила в лучшем случае являются приблизительными и должны использоваться только для предварительного определения размеров оборудования на самых ранних стадиях проекта, чтобы помочь установить основные параметры, необходимые группе разработчиков. Инженеры должны работать с архитекторами, чтобы понять влияние конструкции оболочки здания и стратегии затенения на выбор размеров оборудования HVAC. Избегайте работы в пузыре и станьте более интегрированным во весь процесс проектирования здания.

CSE: Какие факторы обычно упускают из виду?

Chang: Не бывает идеально построенного здания.Хотя намерения проектировщика можно продемонстрировать внимательно, во время строительства могут возникнуть проблемы, которые приведут к изменениям в трассе воздуховодов и труб, что может повлиять на выбор размеров вентилятора и насоса. Использование платформ трехмерного моделирования помогает уменьшить это, но каждый строительный проект должен оцениваться отдельно на предмет уровня риска, когда проектное намерение может не быть выполнено.

Zak: Каждое здание имеет свой собственный энергетический след. Чтобы эффективно соответствовать системе HVAC, нагрузки на здание необходимо оценивать на индивидуальной основе.

Sty: Количество энергии, необходимое для повторного нагрева после осушения воздушного потока, иногда может быть значительным, и его легко упустить из виду. Это особенно верно в лабораторных зданиях, которые могут иметь вентиляцию, а не оборудование или нагрузку от людей. Проектировщик должен изучить использование энтальпийных колес или «обходных» систем рекуперации энергии в дополнение к традиционным средствам повторного нагрева.

CSE: Какие расчеты необходимы для выбора правильного размера этих систем?

Sty: Расчет нагрузки на отопление и охлаждение, расчеты потерь давления в каналах и трубах выполняются так, как они должны быть во всех проектах.Эти расчеты следует выполнять не только для значений пиковой нагрузки, но также для исследования реакции системы, когда объект работает в условиях частичной нагрузки. На кондиционирование наружного воздуха в соответствии с требованиями к вентиляции может приходиться значительная часть потребляемой энергии и размера оборудования, поэтому очень важно понимать, что действительно требуется для здания для надлежащего качества воздуха в помещении и создания давления. Выполнение расчетов на основе стандарта ASHRAE 62, «Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещении», может помочь определить надлежащую интенсивность вентиляции для здания.

Chang: Справочники ASHRAE содержат рекомендации по предположениям, необходимым для определения размеров систем. Текущие исследования, особенно в национальных исследовательских лабораториях и Институте новых зданий, направлены на лучшее понимание нагрузки на розетки (компьютеры, копировальные аппараты, принтеры). Дизайнеры должны использовать проверенные компьютерные программы нагрева и охлаждения. Для лабораторий и центров обработки данных задача состоит в том, чтобы спрогнозировать приток тепла или разнообразие вытяжных шкафов с надлежащим уровнем комфорта.Получение скрытых данных по основному оборудованию на сопоставимых объектах может помочь проектировщикам достичь более высокого уровня комфорта с расчетными допущениями. Конструкторам необходимо провести тщательную инвентаризацию оборудования. В конечном счете, более прогрессивные нормы и исследования, одобренные отраслью, дадут дизайнерам больше комфорта при выборе нужного размера. Другой связанный пример — естественная вентиляция — до тех пор, пока в версии ASHRAE Standard 55 2004 года не был выпущен стандарт адаптивного теплового комфорта, проектировщики не решались полностью исключить системы HVAC в зданиях.

CSE: каковы долгосрочные соображения и общая рентабельность инвестиций?

Zak: Долгосрочные соображения должны включать добавленную стоимость тщательно подобранных систем и потенциальную экономию от эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание. Как правило, наша клиентская база рассчитывает на рентабельность инвестиций не более пяти лет.

Chang: Гибкость в будущем является наиболее важным соображением. Система подходящего размера сегодня может стать системой меньшего размера в будущем.Предпочтительно применять модульный подход к проектированию.

Sty: В долгосрочной перспективе необходимо учитывать затраты на техническое обслуживание и продление срока службы оборудования. Правильно подобранное оборудование позволит работать в наиболее эффективных точках, тем самым уменьшая неоправданную нагрузку и ранние отказы. Если заранее потратить необходимое время на проектирование для выполнения требуемых расчетов и моделирования, это может окупиться за счет оборудования правильного размера, что снижает энергозатраты и эксплуатационные расходы.

CSE: Опишите соображения относительно качества окружающей среды и качества воздуха в помещении (IAQ).

Sty: Всегда был баланс между попытками обеспечить надлежащее качество воздуха в помещении и максимальную экономию энергии в помещениях. Системы, которые не обеспечивают достаточное количество вентилируемого воздуха, могут привести к серьезным проблемам, таким как «синдром больного здания», но обеспечение слишком большого количества воздуха может излишне увеличить энергетические / эксплуатационные расходы здания. В системе со смешанным воздухом, если общая потребность в вентиляции определяется требованиями одного помещения, добавление специального блока наружного воздуха может повысить энергоэффективность и уменьшить размер основного AHU.Инженер-проектировщик должен уделять пристальное внимание заданным значениям температуры помещения и влажности, установленным во время проектирования. Разумно ли поддерживать температуру в офисе на 74 градуса летом, или более реалистично, что температура будет поддерживаться от 76 до 77 градусов? Небольшие изменения уставки градуса могут существенно повлиять на размер оборудования и потребление энергии.

Chang: Производительность осушения, особенно оборудования DX, значительно снижается из-за слишком большого размера. Умышленное занижение систем по-прежнему имеет место.Рассмотрим Сан-Франциско, город, в котором всего дюжина дней невозможна естественная вентиляция. Устанавливает ли владелец систему, рассчитанную на жаркие дни, или просто соглашается с тем, что в такие дни людям, возможно, придется идти домой? Дизайнер должен согласовать ожидания теплового комфорта с дизайном. Работа в Центре искусственной среды направлена ​​на лучшее понимание того, что движет комфортом. Хотя удовлетворение от 80% до 90% считается стандартом обслуживания, если генеральный директор хочет, чтобы температура окружающей среды была 70 ° F, а системы не рассчитаны на это, проблема все равно будет.

Zak: На мой взгляд, вопросы качества воздуха в помещении и экологических соображений противоречивы. ASHRAE признает, что не существует абсолютного уровня температуры и влажности, который удовлетворил бы всех пассажиров. Существует диапазон или зона комфорта, в которой большинство испытуемых остались довольны. Что касается качества воздуха, то, опять же, мы обычно полагаемся на CO ₂ как на показатель качества воздуха; это, конечно, может быть скомпрометировано фоновыми уровнями CO ₂ вводимого наружного воздуха.Другие соображения — это потенциальные загрязнители внутри самого здания. В целом, кодексы определяют минимальные требования; Открытый, честный диалог с владельцем дополнительно определит требования к вентиляции.

CSE: В отношении вентиляторов, нагнетателей и т. Д. Какую роль играют частотно-регулируемые приводы (ЧРП)?

Zak: Частотно-регулируемые приводы действительно играют важную роль в эффективности работы — конечно, при условии, что вы изменяете скорость двигателя, чтобы реагировать на колебания нагрузки.Слишком часто я вижу системы, в которых приводы установлены в системах с постоянной нагрузкой вместо стартера. Приводы используются как средство балансировки системы. В некоторых случаях скорости были установлены на значительно более низких уровнях, чем 85%. Для меня это означает неправильный размер. Некоторые будут утверждать, что нет существенной разницы в стоимости между хорошим стартером и приводом, и на самом деле может быть некоторое повышение эффективности использования привода. Я буду утверждать, что если есть устройство, которое можно вручную ускорить или замедлить, и обслуживающий персонал не имеет должной подготовки или квалификации для управления зданием, скорость устройства будет скорректирована, что в конечном итоге создаст некоторый уровень дисбаланса внутри. система HVAC.

Sty: VFD предлагают большие возможности для экономии энергии, и их следует устанавливать везде, где это возможно. При выборе оборудования, например, насосов для подачи охлажденной воды, важно следить за характеристиками насосов при работе с частичной нагрузкой. Насос, выбранный только с учетом максимальной производительности, будет работать там только от 1% до 2% времени в течение года и может быть не лучшим выбором для большинства часов работы. Насосы следует выбирать для наиболее эффективной работы в самом широком диапазоне часов работы, а затем проверять, что размер насоса достаточен для пиковых нагрузок.

CSE: Какие еще улучшения здания помогут обеспечить эффективность системы HVAC?

Sty: Системы HVAC не создают нагрузки; они реагируют на нагрузку. Обеспечение плотной, энергоэффективной оболочки здания с затенением поможет уменьшить размер систем. Ориентация здания и площадь основания также играют большую роль, и, если возможно, инженер-механик должен внести свой вклад в команду архитекторов. Правильные стратегии дневного освещения могут снизить внутреннее тепловыделение от осветительных нагрузок без добавления солнечного излучения в здание.Стратегии управления системой и разумные контрольные точки окружающей среды должны быть установлены во время проектирования, ввода в эксплуатацию и постоянного мониторинга во время оккупации.

Chang: Высокопроизводительная оболочка здания позволяет системе HVAC быть такой размер, чтобы приспособиться к меньшим вариациям нагрева и охлаждения в течение дня. Используйте интегрированный процесс проектирования, который вовлекает владельца, архитектора, инженера и подрядчика на ранней стадии.

Zak: Назначение системы HVAC — реагировать на изменения в тепловых, вентиляционных и внутренних нагрузках здания, добавляя или убирая тепло, влажность и правильно отфильтрованный воздух.Статические компоненты здания, такие как оболочка, следует выбирать таким образом, чтобы свести к минимуму передачу энергии между внутренней средой и внешней средой. Динамические нагрузки, такие как изменение вентиляции и занятости, или технологические нагрузки, требуют точного и надежного контроля для обеспечения надлежащего отклика системы HVAC.

CSE: Какие элементы управления установлены в этих системах?

Zak: Обычно в базовых системах используются электрические или электронные устройства управления. Более сложные системы автоматизации зданий будут использовать компьютерный интерфейс для координации работы системы HVAC и других функций здания.

Sty: Современная система управления для больших зданий представляет собой прямое цифровое управление (DDC), реагирующее на систему автоматизации здания. Эти системы позволяют управлять оборудованием для достижения максимальной энергоэффективности. Они также позволяют регистрировать тенденции данных, что позволит операторам здания вносить необходимые коррективы для повышения эффективности и предотвращения таких ошибок, как одновременное нагревание и охлаждение помещений. В небольших зданиях полностью программируемые термостаты могут быть рентабельной мерой.

Chang: Современная система DDC с функцией измерения энергии позволяет оператору здания понять, как работает каждый компонент HVAC. Поскольку система правильного размера не имеет резервной мощности, необходимо, чтобы системы могли быстро переключать отопление, охлаждение и вентиляцию в зоны с реальной потребностью.

CSE: Какую предписывающую программу, такую ​​как Руководство по проектированию всего здания (WBDG), вы предлагаете и почему?

Chang: Руководство по проектированию всего здания содержит обширную информацию и ссылки на другие справочные материалы, которые помогут любому проектировщику.Не существует единого предписывающего пути проектирования. Наилучший подход — тщательно применять стандарты и кодексы и четко сообщать предположения.

Zak: Вы не можете предоставить набор правил для максимальной эффективности; предписывающее руководство должно быть именно этим — списком предложений, идей или руководящих принципов для достижения цели производительности. Однако каждое здание представляет собой отдельную сущность и должно рассматриваться как таковое для достижения ожидаемых целей.

CSE: Есть что добавить?

Chang: Одна из досадных вещей в отрасли — боязнь судебных разбирательств.До тех пор, пока не будет более четкого понимания цели правильного выбора размера, многие проектировщики не решатся исключить факторы безопасности. Владельцев необходимо активно вовлекать в процесс проектирования. Инженеры и архитекторы должны четко выражать свои дизайнерские намерения. Проектирование систем вентиляции и кондиционирования воздуха, вероятно, является наиболее сложной из всех дисциплин, связанных с проектированием зданий, из-за необходимости выбора нужного размера и тысяч вводных данных, необходимых для определения размера системы. Многие из этих входных данных не носят предписывающий характер.Реальность такова, что многие проекты по-прежнему снабжены системами значительно большего размера, потому что объем анализа, необходимый для комфортного выбора нужного размера, не согласуется с платой за разработку.

Sty: В связи с тем, что экологичный и энергоэффективный дизайн становится ожиданиями наших клиентов, большое значение имеет способ определения размеров наших систем и оборудования. Практическое применение и перекрывающиеся факторы безопасности приведут к созданию оборудования, которое будет соответствовать требованиям по нагрузке, но может не обеспечивать наилучшие условия окружающей среды и, безусловно, не будет работать наиболее эффективным образом.Понимание нагрузок на здание поможет инженеру-проектировщику разработать систему, которая будет правильно реагировать, не увеличивая размер и не тратя впустую энергию. Выбор правильного размера оборудования снизит первоначальные затраты (что мы все можем оценить в нашей нынешней экономике) и обеспечит долгосрочную экономию энергии и затрат на протяжении всего срока службы системы.

Инженер-конструктор — Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и тепловые насосы — Форт-Лодердейл

** Описание компании **

Вы хотите, чтобы ваши идеи формировали полезные технологии? Будь то в области мобильных решений, потребительских товаров, промышленных технологий или энергетики и строительных технологий — с нами у вас будет возможность улучшить качество жизни во всем мире.Добро пожаловать в Bosch.

FHP Manufacturing, расположенная в Форт-Лодердейле, Флорида, является совместным предприятием Robert Bosch GmbH (BOSCH Group) и Carrier. В 2014 году два бизнес-гиганта объединили свои усилия, что привело к созданию центра инженерного опыта и лидерства в производстве.

FHP Manufacturing — лидер в производстве геотермальных тепловых насосов и тепловых насосов с водным источником, предлагая одни из самых эффективных решений для комфорта отопления и охлаждения в отрасли.

** Описание работы **

При ограниченном контроле эта должность будет предоставлять решения для проектирования источников воды и геотермальных тепловых насосов для продуктов от 0.От 5 до 60 тонн охлаждения. Отобранный кандидат будет работать как с проектными группами, так и самостоятельно, чтобы разрабатывать проекты систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на основе стандартов безопасности лабораторий, строительных норм и требований рынка.

** Квалификация **

+ Руководитель, назначенный по проектам ETO и способный решать инженерные задачи и расчеты

+ Выполнять оценку проекта системы HVAC и предоставлять системные решения

+ Учитывать факторы здоровья, безопасности и окружающей среды в конструкции системы

+ Обеспечивает сильное техническое лидерство и высокий уровень ответственности в инженерных проектах.

+ Разработка, руководство и поддержка планов тестирования для оценки юнитов, квалификации и тестирования надежности.

+ Руководить и поддерживать проектирование продукта, разработку спецификации и окончательную сборку.

+ Руководство и поддержка спецификаций, выбора и квалификации материалов и компонентов

+ Разработка и реализация инициатив по снижению затрат.

+ Руководство и поддержка анализа первопричин и решения проблем от начала до конца.

+ Поддержка вопросов устойчивости, связанных с дизайном или производительностью унаследованных продуктов

+ Помощь в разработке стандартов и процедур отдела

** Требуемая квалификация: **

B.S. Степень в области машиностроения и 1-3 года опыта работы в отрасли

** Предпочтительная квалификация: **

Степень магистра в области машиностроения

Идеальный кандидат будет обладать образцовыми навыками проектирования, упаковки и 3D-моделирования; наглядная мотивация и способность решать сложные проектные задачи с ограничениями по времени; Гибкость и адаптируемость в быстро меняющейся и динамичной рабочей среде; обладать практическими знаниями в области систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, включая компрессоры, вентиляторы, средства управления и теплообменники; обладают практическими знаниями в области психометрии, теплопередачи, гидродинамики и терморегулирования.

ASHRAE Расчет нагрузки на отопление и охлаждение | Открытия

Метод теплового баланса ASHRAE был впервые определен как предпочтительный метод для расчета нагрузки в Справочнике ASHRAE 2001 г. Основные принципы, а в настоящее время он является наиболее широко применяемым методом расчета нагрузки в нежилых помещениях практикующими инженерами-проектировщиками. Стандартный метод теплового баланса ASHRAE включает ряд важных концепций, три из которых описаны ниже.

(1) Включить все поверхности пространства

На рисунке 1 метода теплового баланса (HB) показаны три «тепловых баланса», и два из этих «тепловых балансов» применяются к каждой поверхности пространства или комнаты.

С точки зрения проектирования и разработки есть два важных вывода:

• Точная геометрия модели необходима и должна учитывать все поверхности пространства или комнаты, включая внутренние стены, потолки и полы. В некоторых случаях пол, соприкасающийся с землей, с высокой тепловой массой может даже отводить тепло из помещения во время расчета охлаждающей нагрузки.
• Слежение за солнцем должно учитываться в всех пространствах, включая внутренние пространства, которые могут получать солнечное излучение утром или ближе к вечеру, когда угол наклона солнца ниже.Баланс кондуктивного, конвективного и радиационного тепла рассчитывается непосредственно для каждой поверхности в помещении, поэтому отслеживание падающего солнечного излучения имеет решающее значение для точных расчетов солнечного усиления во внутренних пространствах по периметру и . На Рисунке 1 отчет о нагрузке на охлаждение для внутренней зоны показывает, что 11,5% нагрузки связано с усилением солнечной энергии.

(2) Сумма выигрышей ≠ Нагрузка на охлаждение

Метод теплового баланса ASHRAE утверждает, что «сумма всех мгновенных тепловыделений помещения в любой момент времени не обязательно (или даже часто) равна охлаждающей нагрузке для помещения в то же время ».На рисунке 2 делается попытка передать это явление, демонстрируя временную задержку, связанную с обсуждением «Прирост против нагрузок».

С точки зрения проектирования и разработки есть три важных вывода:

• Разработчикам следует рассмотреть возможность выполнения расчетов охлаждающей нагрузки для помещений и зон с полностью включенным внутренним усилением (например, максимальной вместимостью), чтобы учесть это расчетное условие, независимо от того, насколько редко может происходить такой сценарий.Мы называем эту практику «насыщением» внутренней выгоды для расчетов расчетной охлаждающей нагрузки.
  • Обратите внимание: при выборе размеров центрального оборудования HVAC (например, вентилятора и охлаждающего змеевика AHU) следует учитывать некоторое разнообразие нагрузок. Типичные значения могут составлять 90% для людей, находящихся в помещении, 80% для освещения и 50% для оборудования со штекерной нагрузкой, в зависимости от функции помещения и режима работы. Некоторые исключения могут включать лабораторные, медицинские или фармацевтические приложения, которые могут иметь постоянное требование ACH.
  • При прогнозировании годовых показателей энергии / затрат / выбросов углерода в здании мы не поощряем этот подход и вместо этого используем почасовые рабочие профили.
• В то время как типичный расчет нагрузки относится к «расчетному дню», почасовые расчеты для каждого месяца следует рассчитывать, чтобы учесть все влияющих факторов, поскольку пиковая нагрузка не обязательно может произойти в месяц пиковой нагрузки на внешнюю сушку. температура лампы. База данных прогнозов погоды ASHRAE предоставляет эти данные для тысяч мест по всему миру.Расчетные данные включают максимальные внешние температурные условия по сухому термометру для каждого месяца и соответствующие месячные совпадающие температурные условия по влажному термометру, если скрытая нагрузка или меньший угол солнечного света являются влиятельной причиной пикового состояния.
• Все строительные материалы в зданиях обладают теплоемкостью, поэтому тепловая масса каждой строительной конструкции включается в расчет охлаждающей нагрузки, включая внутренние строительные конструкции. Обзор любых заданных характеристик конструкции в сборе (общий коэффициент теплопередачи, коэффициент сопротивления изоляции) должен также включать тепловую массу конструкции в сборе (легкая, тяжелая).

(3) Проверить результаты на соответствие служебным правилам

Хотя самая последняя версия Руководства ASHRAE — Основы (глава 18) предоставляет исключительные подробности о методе теплового баланса, она не включает много информации о результатах нагрузок и о том, как эти результаты сравниваются с практическими правилами. Существуют различные варианты, позволяющие сообщать и просматривать результаты загрузки.

С точки зрения проектирования и разработки, такая проверка дает три общих результата:

• Сравните с практическими правилами. Общие практические правила будут различаться в зависимости от климата и функций пространства (например, коридор или лаборатория). Например, типичные опубликованные значения на основе Справочника ASHRAE:
  • Обогрев: ~ 10 БТЕ / ч.фут ² [31,5 Вт / м ² ]
  • Явное охлаждение
    • ~ 15 БТЕ / ч.фут ² [47 Вт / м ² ]
    • ~ 1,0 куб. Фут / мин / фут ² [4,5 л / сек / м ² ]
• Добавьте коэффициенты безопасности (превышение допустимых значений).В двух отчетах электронной таблицы IESVE, которые отображаются автоматически, включены 10% для явных нагрузок охлаждения и 10% для нагрузок нагрева. Это может варьироваться от компании к компании и даже от инженера к инженеру в одной компании. Многие факторы могут влиять на факторы безопасности, включая потери при распределении, качество строительства в регионе, использование площадей и пусковые мощности.
• Выбор и размер типов систем HVAC. Например, типичный излучающий пол может обеспечить ощутимое охлаждение ~ 13 БТЕ / ч.фут2 [~ 40 Вт / м²], при условии отсутствия солнечной энергии и 30 БТЕ / ч.фут2 [~ 90 Вт / м2] ощутимого обогрева в зависимости от готового напольного покрытия. В качестве альтернативы, если должна быть выбрана воздушная система, можно выбрать диффузоры и размеры воздуховодов. Следующим шагом является расчет мощности центральной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

IESVE Software использует метод теплового баланса (HB) для расчета охлаждающей и отопительной нагрузок комнат, зон и зданий в соответствии со стандартом 183 ANSI / ASHRAE / ACCA. Чтобы узнать больше о программном обеспечении для расчетов, см. Раздел «Свободные руки» -на обучающем видео: Нагрузки на отопление и охлаждение ASHRAE и определение размеров оборудования HVAC.