Энергоэффективность кондиционера
Опубликовано: 29 апреля 2019 г.
1553
Энергоэффективность кондиционера – один из самых важных показателей, при выборе системы кондиционирования. От энергоэффективности зависит, сколько электроэнергии будет потребляться для достижения комфортной температуры в помещении и соответственно, сколько средств заплатит за это пользователь. Чем выше показатель энергоэффективности, тем большей экономии можно добиться на оплате счетов за электроэнергию.
Не стоит путать понятия: «энергоэффективный» и «энергосберегающий». Когда мы слышим о кондиционере, что он обладает способностью экономить электричество, это может означать, что в его системе управления предусмотрена опция, дающая возможность тратить меньше энергии при уменьшении производительности прибора. Энергоэффективность же, прежде всего, отражает рациональное потребление электричества при работе кондиционера во всех режимах эксплуатации.
Отношение производимой кондиционером энергии к потребляемой от сети называется коэффициентом энергоэффективности. Это определяющая характеристика кондиционера.
Современные реверсивные кондиционеры могут не только охлаждать воздух в помещении, но и нагревать его, функционируя в режиме воздушного теплового насоса. Работа кондиционера на отопление полезна в межсезонье, когда центральное отопление еще не дали. В среднем, кондиционер функционирует в этом режиме примерно один или два месяца в году (зависит от климатических особенностей региона). В режиме охлаждения кондиционер работает преимущественно в теплое время года, так что большая часть расходов на оплату электроэнергии приходится на летний период.
Поэтому при описании характеристик кондиционера показатели энергоэффективности представляются в виде двух коэффициентов:
- EER (Energy Efficiency Ratio) – для оценки потребления электричества при работе на охлаждение.
- EER = Qхолод/Nпотр.
- COP (Coefficient of Performance) – для оценки потребления электричества при работе на обогрев.
- COP = Qтепло/Nпотр.
Чем выше значения EER и COP – тем более энергоэффективным является кондиционер. Эти коэффициенты определяют производительность в то время, когда кондиционер работает в режиме полной загрузки. А когда нужная температура в помещении достигнута, устройства начинают работать с частичной загрузкой и показатели вырастают до 5 и выше. Следовательно, и энергии расходуется еще меньше.
Классы энергоэффективности
Энергоэффективность кондиционера указывается классом, присвоенным устройству. Согласно действующей Директиве Европейского Сообщества все бытовые кондиционеры должны иметь обязательную маркировку класса энергоэффективности. Это делается для того, чтобы покупатели получали объективную информацию об оборудовании и могли выбирать наиболее энергоэффективные и экологически безопасные модели. Класс энергоэффективности присваивается в соответствии со значением коэффициентов EER и COP (рис. 1).
Рис.1 Классы энергоэффективности кондиционеров
Класс А энергоэффективности присваивается кондиционерам, если коэффициент EER выше 3,2, а коэффициент COP выше 3,6.
Класс В энергоэффективности присваивается кондиционерам, если коэффициент EER выше 3, а коэффициент COP выше 3,4.
С учетом сезонности
С 1 января 2013 г. в ЕС принята сложная система классификации энергоэффективности кондиционеров. Ее методика основана на том, что кондиционер далеко не все время работает в номинальном режиме, то есть с полной загрузкой. Большую часть времени кондиционер работает с частичной нагрузкой, а значит соотношение вырабатываемого холода (или тепла) не соответствует номинальным величинам. Данная методика имеет наибольший практический смысл для кондиционеров, использующих инверторную технологию управления, то есть кондиционеров, способных плавно изменять свою мощность, подстраиваясь под необходимую частичную загрузку. Она предполагает замеры соотношения производимого холода (тепла) к соотвествующему им энергопотреблению при 4-х различных нагрузках. После этого к полученным величинам применяются весовые коэффициенты, показывающие частоту работы кондиционера в данном режиме, далее полученные значения суммируются. Так как в различных климатических зонах температуры воздуха в течении года отличаются, то были введены различные весовые коэффициенты для разных территорий.
Европейский союз был разделен на 3 климатические зоны, со схожими в течении года температурными показателями.
Новая методика показывает сезонную энергоэффективность кондиционера (рис. 2).
Рис. 2 Классификации сезонной энергоэффективности кондиционеров
Для режима охлаждения – это показатель SEER (Sesonal Energy Efficiency Ratio) – сезонный коэффициент энергоэффективности системы в режиме охлаждения. Для режима нагрева – это показатель SCOP (Sesonal Coefficient of Performance) – сезонный коэффициент производительности системы в режиме нагрева.
Необходимо понимать при этом, что методика не показывает напрямую соотношение потребляемой электроэнергии и выдаваемой мощности, а служит для того, чтобы соотнести различные кондиционеры между собой. Кроме этого, замеры данных показателей должны проводиться сертифицированными лабораториями, так как не могут быть напрямую проверены потребителями.
Все для повышения энергоэффективности
Для повышения энергоэффективности кондиционеров, компании-производители применяют компрессоры и вентиляторы новых конструкций, которые потребляют меньше энергии, устанавливают теплообменники с рельефными поверхностями, то есть с большей площадью поверхности теплообмена. Даже трубы для циркуляции хладагента используют не гладкие, а с канавками определенной формы на внутренних поверхностях – они улучшают пропускную способность труб, хладагент течет быстрее.
Дополнительной функцией экономии электроэнергии являются эко-режимы, в которых кондиционер отклоняется от температуры комфорта.
Например, если задана температура в 22 °C, прибор в эко-режиме будет поддерживать 23–24 °C (если работает на охлаждение) или 20–21 °C (при работе на обогрев). Отклонение в 1–2 °C на ощущение комфорта влияет незначительно, но при этом расходы энергии сокращаются.
Более сложное и дорогостоящее, но и более эффективное решение –сплит-система с инфракрасным датчиком движения, определяющим наличие людей в помещении. Такая модель может менять режим работы и направление воздушного потока в зависимости от данных, получаемых от датчика.
Если датчик фиксирует, что помещение пустое, кондиционер сбавляет мощность, поскольку поддерживать комфортную температуру не для кого. Смена режима происходит обычно не сразу, а спустя некоторое время. Если человек опять появляется в «поле зрения» датчика, прибор выводит мощность на прежний уровень.
Датчик умеет также определять местоположение человека, что позволяет кондиционеру направлять поток воздуха непосредственно на пользователя, а не тратить энергию на обогрев или охлаждение всего помещения. Другое дело, если людей много и они рассредоточены по комнате. Тогда прибор постарается обеспечить комфортный климат для всех присутствующих.
Усовершенствованный вид такой технологии предполагает наличие двойного датчика, который, помимо присутствия людей, выявляет также и степень их активности и в зависимости от этих данных меняет температуру среды. Например, активно двигающийся человек нуждается в большем охлаждении в жару и в то же время – в меньшем обогреве в прохладную погоду. И наоборот, для человека в состоянии покоя требуется нормальный обогрев, но интенсивное охлаждение не обязательно. Изменяя мощность работы в каждом из этих случаев, кондиционер существенно сокращает энергозатраты.
Рис. 3 Схема чиллера с системой «free cooling»
Повысить энергоэффективность работы климатической техники помогает и применение системы «free cooling», представляющей собой дополнительный режим естественного свободного охлаждения в системах кондиционирования (рис.3). Принцип работы данной системы заключается в непосредственном использовании холодного воздуха в осеннее-зимний период для охлаждения помещений и технологического оборудования. Для этого система кондиционирования с чиллером дополняется отдельным контуром охлаждения с незамерзающей жидкостью (водным раствором незамерзающей жидкости). Эксплуатация оборудования в таком режиме позволяет сократить время работы компрессора, являющегося основным потребителем электроэнергии в подобных системах.
Наибольшего повышения энергоэффективности системы кондиционирования при достижении необходимого комфорта и продлении сроков безремонтной эксплуатации приборов удается благодаря применению технологий частотного регулирования. Такая технология реализуется в инверторных моделях кондиционеров (рис 4).
Рис. 4 Преимущества работы инверторных кондиционеров по сравнению с обычными
Инвертор представляет собой печатный узел (плата с электронными компонентами), установленный в наружный блок кондиционера, который регулирует частоту вращения электродвигателя компрессора за счет изменения амплитуды и частоты приложенного напряжения. Встроенный микропроцессор собирает информацию с многочисленных датчиков, отслеживающих рабочие условия, и вычисляет необходимую производительность компрессора для быстрого достижения комфортной температуры в помещении при оптимальном энергопотреблении.
Инверторные модели позволяют снизить энергопотребление на 40 % – 58 % по сравнению с обычными системами кондиционировaния.
Использование частотного управления двигателем компрессора и вентилятора позволяет не только экономить электроэнергию, но и продлевать безремонтную эксплуатацию этих узлов. Такая система основывает свое действие на изменение частоты вращение двигателей вентиляторов и компрессора в холодильных машинах, при уменьшении энергопотребления. Действие же обычных холодильных агрегатов основывается на переменной работе компрессоров и вентиляторов – как только система достигает необходимых параметров холодоносителя, происходит отключение электродвигателей, и последующее их включение по мере необходимости. Подобная работа не только увеличивает энергопотребление системы, но и значительно снижает ресурс деталей. Применение частотного преобразователя позволяет значительно улучшить ситуацию, поскольку подобная система получает более плавную регулировку, уменьшает время реагирования и вдвое увеличивает срок службы компрессора по сравнению с обычными моделями кондиционеров.
Статья из журнала "Аква-Терм" №2/2019г.
