Издательский Центр Аква-Терм

Нижний предел эффективности кондиционера

Опубликовано: 19 июля 2015 г.

954

Охлаждение воздуха внутри помещений изначально было единственной функцией бытового кондиционера. Сегодня возможности и требования к этому типу климатического оборудования значительно расширились, в частности, комфортная температура воздуха может поддерживаться кондиционера не только в летнюю жару, но и в холодный период за счет работы на обогрев.

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Современный кондиционер может не только охлаждать, но и обогревать помещение, а при определенных условиях лучше, чем тепловентилятор или конвектор, так как потребляет электроэнергию только для передачи тепла от наружного блока к внутреннему. Модели, которые могут использоваться как для охлаждения воздуха в помещении. Так и для обогрева называют реверсивными. Для подогрева воздуха такие модели оснащаются реверсивным компрессором, позволяющим запускать кондиционеры по обратному циклу, при котором они работают в режиме теплового насоса воздух-воздух.

Пределы возможностей

В режиме охлаждения реверсивный кондиционер «выкачивает» тепло из помещения и перемещает его на улицу. При работе на обогрев происходит обратный процесс: тепловая энергия отбирается у наружного воздуха и переправляется в помещение. В этом случае испаритель становится конденсатором, а конденсатор – испарителем. Под действием низкопотенциального тепла наружного воздуха хладагент переходит в парообразное состояние; конденсация его пара, сжатого с помощью компрессора, сопровождается выделением уже высокопотенциального (до 70 °C) тепла, которое используется для обогрева помещения. Работа кондиционера в таком режиме характеризуется коэффициентом преобразования  – СОР (англ. – Coefficient of performance ).

COP = Tout/(Tout – Tin),

где:

Tout – температура выхода (нагревателя)

Tin – температура входа (охладителя)

Так как кондиционер сам не вырабатывает тепло, а потребляемая им электроэнергия затрачивается лишь на работу двигателя, приводящего в действие компрессор.

При потреблении электроэнергии в 1 кВт кондиционер выдаст в  помещении 3,61 кВт (для кондиционеров, характеризующихся COP равным классу энергоэффективности А), тогда как тепловентилятор или конвектор выдаст тепла столько же, сколько и потребил электроэнергии – то есть 1 кВт. Для большинства обычных бытовых кондиционеров значение коэффициента преобразования находится в интервале 3,3 – 3,22 для уличной температуры + 7 оС и температуры в помещении + 25 оС.  Однако есть пределы возможного использования кондиционера в режиме обогрева.

Наиболее эффективно обогреваться кондиционером в межсезонье (осень, весна), при температуре наружного воздуха  от –5 до +8 oС. Верхнее значение этого интервала температуры связано с прекращением работы отопительных систем, нижнее – с энергетической целесообразностью функционирования агрегата в рассматриваемом режиме. При понижении уличной температуры до –7 oС коэффициент преобразования снижается на 40 % и может составлять 1,9.

Расширение пределов

Коэффициент преобразования кондиционера, работающего в режиме обогрева, может быть повышен, если меньше энергии будет тратиться на работу мотора компрессора. Поэтому инверторные модели кондиционеров предоставляют большие возможности для работы на обогрев  помещения. Именно кондиционеры инверторного типа позволили создать агрегаты, позиционирующиеся на рынке как тепловые насосы воздух-воздух.  Конструктивной особенностью таких приборов является электронный инверторный блок, позволяющий плавно менять скорость вращения мотора компрессора при изменении выходной мощности. Коэффициент энергоэффективности такого кондиционера может достигать значения 3-4 при обогреве (СОР) и 5-7 при охлаждении.

Современные инверторные реверсивные модели могут работать и при уличной температуре даже в  –15 оС этот коэффициент составит 1,3, что  по-прежнему позволяет  использовать кондиционер для обогрева помещения. Однако сейчас уже разработаны тепловые насосы способные работать на обогрев и до –25 - –28 оС на улице (рис 1,2). Так тепловые насосы Mitsubishi Electric Zubadan могут эксплуатироваться согласно заявлениям производителя и при –25 оС, теряя при этом лишь 20 % теплопроизводительности. При –15 оС коэффициент энергоэффективности этих моделей составляет 4,0. Выпускаются и моноблочные модели тепловых насосов воздух-воздух.

кондиционер1кондиционер2

Дополнительные ограничения

Помимо неэффективности эксплуатации системы кондиционирования при отрицательной температуре могут возникнуть и другие проблемы. Так, при работе кондиционера на обогрев в зимнее время может загустеть масло в компрессоре, что не исключает его преждевременного выхода из строя. Впрочем, эта проблема решается путем обмотки картера компрессора греющим кабелем или установки трубчатого электронагревателя (ТЭНа), хотя, разумеется, общая энергоэффективность такого агрегата снизится.

Еще большую опасность для работы кондиционера на морозе представляет обмерзание узлов внешнего (компрессорно-конденсаторного) блока сплит-моделей (рис. 3.4) и, в частности, поверхностей лопастей вентилятора.  Под нагрузкой за счет массы намерзшего льда может произойти повреждение вентилятора.

кондиционер3кондиционер4

Чтобы избежать неприятностей от эксплуатации кондиционеров при недопустимо низких для них температурах внешней среды, некоторые производители, оснащают свои модели устройством, которое автоматически блокирует их работу, если температура воздуха снаружи опускается ниже определенного уровня (обычно – 9 - –10 оС)

Цена надежности

Перечисленные неприятности не страшны кондиционерам, обогревающие помещение с помощью электрических нагревательных элементов. Такими устройствами, как правило, оснащаются оконные кондиционеры. Существуют также системы кондиционирования, где электрические нагреватели не заменяют тепловой насос, а дополняют его. Их электрическая спираль включается, когда из-за снижения производительности теплового насоса разница между температурой обогреваемого помещения и заданной температурой составляет 3 градуса. Так, например, комбинированной системой обогрева оснащаются колонные кондиционеры LG и канальные системы Carrier. Однако при отоплении помещения электрообогревателем, встроенным в кондиционер, не приходится рассчитывать на его экономичность.




Поделиться:

вернуться назад