Системы кондиционирования

Энергетическое обследование систем кондиционирования позволяет определить, сколько электроэнергии расходуется на производство и распределение холода и насколько эти затраты соответствуют фактической потребности помещений. При анализе учитывают работу холодильных компрессоров, насосов, вентиляторов холодильного контура, температурные настройки и условия отвода тепла в окружающую среду.

Особенность кондиционирования заключается в изменчивости нагрузки. Потребность в охлаждении зависит от наружной температуры и влажности, внутренних тепловыделений, режима использования помещений и заданных температур. Поэтому увеличение электропотребления не всегда свидетельствует о снижении эффективности оборудования: сначала необходимо сопоставить условия его работы.

Холодильная нагрузка и фактическое потребление электроэнергии

Холодильная нагрузка характеризует количество тепла, которое необходимо отвести для поддержания заданных условий. Она не равна электрической мощности холодильной установки: при работе холодильного цикла электроэнергия используется для переноса тепла от охлаждаемой среды к окружающей.

При обследовании специалисты определяют границу энергетического баланса — состав оборудования и энергетических потоков, включённых в расчёт. Например, если рассматривается холодильная машина, необходимо понимать, учитываются ли в её электропотреблении только компрессоры или также вспомогательные насосы и вентиляторы.

Фактическую холодопроизводительность сопоставляют с электрическим потреблением за одинаковые интервалы. При наличии жидкостного контура охлаждения используют расход теплоносителя и его параметры на подаче и обратке. Если измеряется только электрическая мощность компрессора, этого недостаточно для достоверного определения эффективности производства холода.

Показатели сравнивают в характерных режимах: при высокой нагрузке, частичной загрузке и изменяющихся наружных условиях. Паспортная энергоэффективность оборудования не является постоянной величиной для всех режимов эксплуатации.

Температуры холодильного цикла и условия отвода тепла

На электрические затраты холодильной машины влияют условия испарения и конденсации хладагента. При испарении хладагент воспринимает тепло от охлаждаемой среды, а при конденсации отдаёт его в окружающую среду или промежуточный контур.

Чем сложнее условия отвода тепла, тем выше могут быть затраты компрессора на поддержание необходимого холодильного режима. Например, при высокой наружной температуре воздухоохлаждаемому конденсатору труднее передавать тепло окружающему воздуху. Поэтому сравнение летнего электропотребления с показателями более прохладного периода без учёта погоды может быть некорректным.

Повышенная температура конденсации и излишне низкая температура испарения увеличивают энергетические затраты холодильного цикла. При обследовании проверяют температурные задания и фактические параметры оборудования, чтобы установить, обусловлены ли они необходимой нагрузкой или особенностями регулирования.

Однако повышать температуру охлаждаемого теплоносителя только ради снижения нагрузки компрессора можно не всегда. Изменение настройки допустимо, если сохраняется требуемое охлаждение помещений и обеспечивается необходимый режим оборудования.

Частичная загрузка и последовательность работы компрессоров

Холодильные установки значительную часть времени могут работать с нагрузкой ниже максимальной. При этом их электрическая мощность не обязательно уменьшается пропорционально снижению потребности в холоде.

Особенно важно учитывать способ регулирования производительности. Установка со ступенчатым управлением может изменять холодопроизводительность посредством включения и отключения компрессоров либо отдельных ступеней. В таких режимах фактические электрические затраты зависят от последовательности включений, продолжительности работы и характеристик оборудования.

Специалисты сопоставляют журналы работы компрессоров с холодильной нагрузкой, погодными параметрами и температурными заданиями обслуживаемых зон. Это позволяет установить, насколько режим работы агрегатов соответствует действительной потребности в охлаждении.

Например, после уменьшения внутренних тепловыделений холодильная нагрузка может снизиться, но электропотребление ступенчатой машины не обязательно сократится в той же пропорции. Для вывода об эффективности необходимо оценить фактическую холодопроизводительность и режим компрессоров, а не только изменение потребления электроэнергии.

Температурные задания и распределение холода по зонам

Общая потребность в охлаждении зависит от температурных условий, которые система должна поддерживать в помещениях. При обследовании проверяют заданные и фактические температуры, влажность, графики использования зон и параметры теплоносителя.

Если отдельные помещения охлаждаются сильнее, чем требуется для их эксплуатации, это может увеличивать холодильную нагрузку. Однако сам факт низкой температуры не доказывает перерасход: необходимо установить предусмотренное назначение помещения и его действительную потребность в охлаждении.

Отдельно рассматривают случаи, когда воздух сначала охлаждается, а затем подогревается. Такая последовательность может быть необходима для осушения и поддержания заданной температуры, но при определённых настройках способна формировать дополнительные энергетические затраты. Причину устанавливают по параметрам воздуха и архивам управления, а не только по признаку одновременной работы нагрева и охлаждения.

Поэтому изменение температурных заданий оценивают совместно с работой холодильной машины и условиями в помещениях. Снижение нагрузки считается обоснованным направлением только тогда, когда оно не нарушает требований к микроклимату.

Исходные данные для энергетического обследования

Для анализа необходимы документы и измерения, связывающие выработку холода, электропотребление оборудования и фактическую нагрузку:

• Схема холодильной машины и распределения холода — показывает состав оборудования, направление передачи холода и границы измерения.
• Паспорта агрегатов и журналы работы компрессоров — позволяют сопоставить фактические режимы с характеристиками и предусмотренными способами регулирования.
• Данные об электропотреблении компрессоров, насосов и вентиляторов — необходимы для оценки электрических затрат холодильной установки и её вспомогательного оборудования.
• Архивы температур подачи и обратки, расходов теплоносителя и диспетчеризации — используются для определения холодильной нагрузки и проверки работы системы управления.
• Температура и влажность наружного и внутреннего воздуха, графики эксплуатации зон — позволяют сравнивать оборудование при сопоставимых погодных условиях и внутренней нагрузке.

При интерпретации данных необходимо различать измеренные и расчётные величины. Если холодопроизводительность определена расчётным способом, её достоверность зависит от полноты и качества исходных измерений.

Результат обследования и выбор мероприятий

Результатом становится режимный холодильный баланс: сопоставление фактической холодопроизводительности с электрическими затратами и условиями работы оборудования. Он позволяет определить, какие отклонения могут быть связаны с температурными настройками, последовательностью включения компрессоров или условиями отвода тепла.

На основании полученных данных выбирают предмет дальнейшей проверки: корректировку температурных заданий, анализ управления компрессорами или обследование работы конденсаторного оборудования. Возможные изменения рассматривают с учётом необходимой температуры и влажности в помещениях.

Без измеренного количества произведённого холода и сопоставимых наружных условий нельзя достоверно определить фактическую энергоэффективность холодильной машины. Изменение электропотребления само по себе не доказывает улучшение или ухудшение её работы.

Обследование кондиционирования сосредоточено на производстве и распределении холода. Если требуется отдельно оценить необходимый объём наружного воздуха и затраты на его перемещение, рассматривают направление «Вентиляция и холодоснабжение». Для комплексной оценки холодильного оборудования в составе объекта можно рассмотреть энергоаудит инженерных систем.