כדי לחשב את יעילות מערכת הקירור, נדרש לקחת בחשבון את המידות של המסד, הצרכים התרמיים, פליטת החום של המערכות, ומהירות המאוורר. נעבור צעד-צעד ונחשב את הגורמים השונים כדי להבין את היעילות הכוללת של המערכת:

שלב 1: חישוב הצורך הכולל בקירור

• פליטת חום של כל ארון: כל ארון פולט 500W של חום. כיוון שיש 3 ארונות, הפליטה הכוללת היא: $500 \, W \times 3 = 1500 \, W$ כלומר, כל המערכת פולטת 1500W של חום.

שלב 2: חישוב קיבול החום של המאוורר

המאוורר שמותקן מתחת לכל ארון מסוגל להעביר 35.2 CFM (קוביים לדקה) של אוויר.

לפי ההגדרה, CFM הוא נפח האוויר שנע ברבע שעה. אנחנו נרצה להמיר את CFM למידות המתאימות לחישוב האנרגיה:

• 1 CFM = 0.0283 מ"ק לדקה.
• לכן, כל מאוורר מעביר: $35.2 \, CFM \times 0.0283 \, \text{מ"ק/דקה} = 0.99456 \, \text{מ"ק/דקה}$ אם נרצה להמיר את זה לשנייה, נחלק ב-60: $0.99456 \, \text{מ"ק/דקה} \div 60 = 0.01658 \, \text{מ"ק/שנייה}$ כלומר, כל מאוורר מעביר 0.01658 מטר מעוקב של אוויר בשנייה.

שלב 3: חישוב אנרגיית הקירור

כדי לחשב את יעילות המערכת נצטרך לדעת איך האוויר שנע מאפס את החום. אם נניח שהמאוורר לא משנה את טמפרטורת האוויר באופן משמעותי (כלומר, לא ישתמשו בו לקירור ישיר), אז ניתן לשער שהוא מעביר חום מהארון לכיוון סביבת העבודה.

שלב 4: קיבול חום של כל המערכת

עכשיו נרצה לחשב אם המאווררים מספקים מספיק קירור מול פליטת החום. אם נחשב את החום הנפלט מאוויר תוך כדי תנועתו: $Q = \dot{m} C_p (T_{in} - T_{out})$ כאשר:

• $\dot{m}$ הוא מסת האוויר לשנייה (נשקל לפי הצפיפות של האוויר).
• $C_p$ הוא חום הקיבול הספציפי של האוויר.

עבור חישובים יותר מדויקים, נדרשים נתונים נוספים (כגון חום הקיבול של האוויר, משקל המאוורר, פרופיל טמפרטורת הכניסה והיציאה), אך ניתן להתמקד במערכת כולה על פי יחס הספק-קירור.

שלב 5: הערכת יעילות המערכת

כדי להעריך את יעילות המערכת, נוכל להשוות בין פליטת החום של המערכת לבין כמות החום שנעדר מהאוויר על ידי המאווררים.

באופן כללי, יעילות המערכת תהיה תלויה בפרמטרים רבים, כולל עיצוב המעגלים התרמיים, איכות המאווררים, ויכולת פליטת החום.

שלב 6: חישוב אובדן חום ומערכת קירור אפקטיבית

בהנחה שהפליטה היא אפקטיבית, המערכת יכולה לשמור על טמפרטורה יציבה של עד 70 מעלות צלזיוס אם המאווררים עובדים בצורה אופטימלית.

אם ישנם גורמים כמו בידוד לקוי או חוסר בתיאום בין פליטת החום של המערכות לבין קיבול המאווררים, יהיה צורך לשדרג את המערכת כדי להבטיח שהיא תוכל להימנע מעליית חום גבוהה מדי.

---

סיכום

היעילות של המערכת נקבעת לפי הצורך להסיר חום ביחס למה שהמאווררים יכולים להסיע או לקרר. יש לבצע אופטימיזציה בין המידות של המאווררים, פליטת החום מהמערכות, והיכולת לשמור על הטמפרטורה הרצויה.

שאלות המשך:

1. איך משפיעה המהירות של המאוורר על ביצועי הקירור?
2. מהם החישובים הנדרשים לחישוב אובדן חום מהמאווררים?
3. איך ניתן לשפר את יעילות המערכת אם יש בעיות טמפרטורה גבוהה מדי?
4. כיצד משפיע בידוד מסביב לארונות על מערכת הקירור?
5. מהם השיקולים המנחים לעיצוב מערכת קירור עבור ארונות עם פליטות חום גבוהות?

טיפ:

כדי לשפר את יעילות הקירור, חשוב לוודא שהמאווררים מותקנים בצורה שמאפשרת זרימה אחידה של אוויר על פני כל הארונות והמסדים, תוך שמירה על מינימום התנגדות לאוויר.