Об’єкти
Різні показники енергоефективності кондиціонерів
Як вони з’явились?
Перш ніж перейти до вивчення конкретних показників та методів їхнього розрахунку, необхідно визначитися з метою запровадження цих показників. Яку інформацію вони мають нести у собі?
Кондиціонер споживає електричну енергію та виробляє холодильну потужність. Очевидно, що мета — досягти максимальної холодопродуктивності за мінімального енергоспоживання. Тому будь-який показник енергоефективності за своєю суттю — це ставлення холодильної потужності до споживаної.
Але і холодопродуктивність (більшою мірою), і споживана потужність (меншою мірою) залежать від умов експлуатації кондиціонера, головним чином – від температури навколишнього середовища і температури в приміщенні, що обслуговується. Саме необхідність урахування реальних режимів роботи та призвела до появи різних показників енергетичної ефективності.
EER – миттєвий показник енергоефективності
Отже, огляд показників енергоефективності починається з найпростішого і найвідомішого коефіцієнта EER (Energy Efficiency Ratio, коефіцієнт енергетичної ефективності), який дорівнює відношенню холодопродуктивності до повної споживаної потужності за розрахункових умов роботи:
EER = Qх / Nпотр.
Особливості цього показника:
EER це показник, прив’язаний до певних умов, тобто, це моментальний показник.
Зазвичай наводиться EER для номінального режиму (100% теплове навантаження за стандартних умов). Це може бути зручним для швидкої оцінки ефективності обладнання, але тоді враховуватиметься лише один режим роботи.
Часто в каталогах розрахунок EER проводиться з урахуванням лише потужності компресора (без урахування вентиляторів та інших частин кондиціонера), що не зовсім правильно за відсутності відповідних застережень.
EER є міжнародним загальновизнаним показником, зрозумілим для фахівців усіх країн та континентів.
Саме з EER і лише з нього виробляється поділ кондиціонерів за класами енергоефективності (табл. 1).
Згідно з директивами Комісії Євросоюзу з енергетики та транспорту, кондиціонери мають мати етикетку енергоефективності ЄС, що показує основні споживчі властивості товару. Ефективність використання енергії позначається класами від A до G. Клас A має найнижче енергоспоживання, G найменш ефективний. Поділ на класи по EER представлений у табл. 1.
Таблиця 1. Поділ кондиціонерів на класи енергоефективності
Класс | A | B | C | D | E | F | G |
ERR | >3,2 | 3,0-3,2 | 2,8-3,0 | 2,6-2,8 | 2,4-2,6 | 2,2-2,4 | <2.2 |
Узагальнені (сезонні) показники енергоефективності
Головна причина запровадження сезонних показників — необхідність оцінити ефективність роботи холодильного обладнання в умовах, наближених до реальних, тобто протягом усього сезону за різного навантаження та температури навколишнього середовища.
Інакше кажучи, узагальнені показники враховують ненавантажені режими роботи, тому іноді називають коефіцієнтами енергоефективності при частковому навантаженні.
Експериментальні дані показують, що навантаження на систему кондиціювання протягом року змінюється від 10 до 100% (див. рис. 1).
Очевидно, що дана крива може суттєво змінюватись в залежності від клімату конкретної місцевості. З метою спрощення розрахунків коефіцієнтів енергоефективності та для розширення діапазону їх застосування подібна крива потребує опосередкування. Найчастіше зустрічається чотириступінчасте опосередкування.
Виділимо основні особливості узагальнених показників енергоефективності:
Як правило, використовується чотириступінчасте опосередкування сезонного навантаження на кліматичну систему.
Оцінка провадиться тільки для однієї холодильної машини. Однак СНиП 41-01–2003 «Опалення, вентиляція та кондиціювання» п. 9.2 свідчить, що «Систему холодопостачання слід проектувати з двох чи більше установок охолодження». Що стосується системи холодопостачання з урахуванням кількох чиллерів ситуація змінюється. Наприклад, графік навантаження кожного чиллера у системі із трьох чиллерів, залежно від загального навантаження, представлений на рис. 2. З графіка видно, що у багаточилерній системі навантаження на кожен чилер вище, ніж в одночилерній, якщо загальне навантаження не перевищує 65% від максимального. Звідси випливає: навантаження на чілер у багаточилерній системі практично завжди вище 50%, і узагальнені показники енергоефективності з чотириступінчастим опосередкуванням, як правило, недоречні.
Розрахунок узагальнених показників із чотириступінчастим опосередкуванням проводиться за стандартною формулою:
Index = W1EER (A1%, B1C) + W2EER (A2%, B2C) + W3EER (A3%, B3C) + W4EER (A4%, B4C),
де W1 – відносна тривалість періоду із завантаженням А% при температурі зовнішнього повітря або відповідної температури охолоджувальної води °C. У цьому сума W1+W2+W3+W4 завжди дорівнює 1.
ESEER – Європейський сезонний показник енергоефективності
ESEER (European Season Energy Efficiency Ratio) — Європейський сезонний показник енергетичної ефективності, що визначається відповідно до директив Євросоюзу, згідно специфікації ЄЕССАС (Оцінка енергетичної ефективності та сертифікація кондиціонерів повітря). У Європі слід використовувати саме ESEER.
ESEER розраховується за такою формулою:
ESEER = 0.03 EER (100%, 35 ° C) +0,33 EER (75%, 30 ° C) +0,41 EER (50%, 25 ° C) +0,23 EER (25% 20°C).
Параметри для розрахунку ESEER наводяться у вигляді таблиці (див. табл. 2).
Таблиця 2. Параметри розрахунку показника ESEER
Нагрузка, % | Температура наружного воздуха, °C | Температура охлаждающей воды, °C | Длительность периода при данной нагрузке, % |
100 | 35 | 30 | 3 |
75 | 30 | 26 | 33 |
50 | 25 | 22 | 41 |
25 | 19 | 18 | 23 |
Італійський показник EMPE
EMPE – Показник енергетичної ефективності чиллера, методика розрахунку якого розроблена Італійською асоціацією кондиціювання повітря, систем опалення та холодопостачання AICARR (Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria Riscaldamento e Refrigerazione). EMPE використовується на території Європи. Дослідження проводилися для Центральної та Східної Європи у таких умовах:
прийнято постійну витрату холодоносія,
температура охолоджувача на вході в чиллер фіксована і дорівнює 7°C.
Таблиця 3. Параметри розрахунку показника EMPE
Нагрузка, % | Температура наружного воздуха, °C | Температура охлаждающей воды, °C | Длительность периода при данной нагрузке, % |
100 | 35 | 29,4 | 10 |
75 | 31,3 | 26,9 | 30 |
50 | 27,5 | 23,5 | 40 |
25 | 23,8 | 21,9 | 20 |
IPLV – американський показник енергоефективності
IPLV (Integrated Part Load Values) – Інтегральний показник при частковому навантаженні. Це показник енергетичної ефективності, що визначається відповідно до стандарту Інституту кондиціонування повітря, систем опалення та холодопостачання AHRI (Air Conditioning, Heating and Refrigeration Institute) № 550/590–98.
Параметри розрахунку IPLV представлені в таб. 4.
Таблиця 4. Параметри розрахунку показника IPLV
Нагрузка, % | Температура наружного воздуха, °C | Температура охлаждающей воды, °C | Длительность периода при данной нагрузке, % |
100 | 35 | 29,4 | 1 |
75 | 26,7 | 23,9 | 42 |
50 | 18,3 | 18,3 | 45 |
25 | 12,8 | 18,3 | 12 |
Індекс IPLV має такі особливості:
IPLV переважно застосовується на ринку США.
Тривалість періоду роботи з 75-100% навантаженням прийнята рівною 1%. Це дуже мала величина. Тут передбачається, що при проектуванні систем холодопостачання закладається запас 20–30% за холодопродуктивністю.
Сезонна зміна теплового навантаження у Москві
Очевидно, що дискретні точки показників енергетичної ефективності для обладнання, що обирається, повинні максимально відповідати режиму роботи проектованого об’єкта. На жаль, у нашому розпорядженні надто мало накопичених досвідчених даних по регіонах Росії. Мабуть, найточніше їх можна навести тільки для Москви.
Так, характерна ситуація у Московському регіоні для об’єктів із системою холодопостачання на основі двох чилерів представлена в таб. 5.
Таблиця 5. Сезонне навантаження на систему охолодження в Москві (за даними компанії Trane) – система з двох чилерів з водяним охолодженням конденсатора
Нагрузка/температура | 100%, 29,4 °C | 75%, 23,9 °C | 50%, 18,3 °C | 25%, 18,3 °C |
Длительность, % | 16 | 38 | 16 | 30 |
SEER – сезонний EER
Ще один популярний показник ефективності США – SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) – Сезонний показник енергетичної ефективності. У порівнянні з вищеописаними індексами SEER дуже незвичайний, тому винесений окремо.
Коефіцієнт SEER також має оцінити середню ефективність кондиціонера протягом одного сезону. У стандартах AHRI індекс SEER визначається як сумарна згенерована за сезон (період не більше 12 місяців) холодильна потужність віднесена до сумарної витраченої за цей же період електроенергії.
Методика визначення SEER описана у стандарті ANSI/AHRI 210/240–2008 і є досить складною. Зазначимо лише, що запропоновані різні умови проведення випробувань для кондиціонерів зі звичайним або інверторним компресором, повітряним або водяним охолодженням конденсатора.
Крім того, у США індекс SEER має значення на державному рівні. Зокрема, американським урядом пропонується мінімально допустиме для ринку кондиціонерів значення SEER. Так, 1992 року воно було встановлено на позначці 10,0, а 1996 року — 13,0. Нині розглядається питання підвищення до 14,0.
Тут слід зазначити, що холодильна потужність США вимірюється в британських технічних одиницях, віднесених до годинникам (BTU/h), а споживана потужність — у ватах. Враховуючи, що 1 BTU = 3,41 Вт, зазначені значення SEER виходять у 3,41 рази вище за звичні цифри.
Кондиціонери, що характеризуються показником SEER 14,0 і вище, можуть бути додатково марковані у рамках стандарту Energy Star, що є пріоритетом при виборі кліматичного обладнання кінцевим користувачем.
Зрештою, за допомогою SEER зручно обчислюється вартість електроспоживання даного кондиціонера: достатньо перемножити SEER, холодопродуктивність, кількість робочих годин на рік та вартість одиниці електроенергії.