Основной фактор, влияющий на производительность внутреннего блока, — это температура воздуха, при которой этот блок будет эксплуатироваться. Поэтому мы обратим внимание на стандартные температуры внутреннего воздуха, которые приняты для систем VRF (табл. 1).
Стандартная температура внутреннего воздуха, принятая при испытаниях внутренних блоков, достаточно высока и равна +27°C. Поскольку в Японии, откуда «вышли» системы кондиционирования воздуха, расчётная температура наружного воздуха также высокая (+35°C), то считается, что перепад температур между наружным и внутренним воздухом более 8°C вреден для здоровья. И ещё один фактор, влияющий на выбор расчётной температуры внутреннего воздуха, — это энергосбережение. Чем выше температура воздуха в помещении, тем меньше теплопритоки и тем меньше энергии требуется для поддержания требуемой температуры. Интересный факт: в жаркие дни в Японии на государственном уровне требуют повышать температуру воздуха в системах кондиционирования воздуха на 1°C — до +28°C. В масштабах всей страны это позволяет сэкономить около 10% энергии, потребляемой системами кондиционирования воздуха.
Но теперь вернёмся в Россию. +27°C — это много или мало с точки зрения российского климата?
Оптимальные параметры внутреннего воздуха, принимаемые при расчётах систем кондиционирования воздуха для тёплого периода года (ГОСТ 30494–2011), приведены в табл. 2. Как видно из табл. 2, российские нормативные параметры внутреннего воздуха отличаются от номинальных параметров, установленных для испытания кондиционеров. Температура +27°C даже не попадает в рекомендованный диапазон оптимальных температур +23…+25°C. Очевидно, что производительность систем при изменившихся расчётных параметрах также измениться.
Производительность внутреннего блока равна количеству холода, переданного через поверхность теплообменников. Поэтому можно записать следующее уравнение теплопередачи:
где k — коэффициент теплопередачи внутреннего блока, Вт/( м²·°C); F — площадь теплообменной поверхности внутреннего блока, м²; tвн1 и tвн2 — температуры внутреннего воздуха на входе и на выходе внутреннего блока, °C; tфр — температура кипения фреона, °C.
Произведение kF — постоянная величина, зависящая от конструктивных особенностей внутреннего блока. Температура кипения фреона tфр также поддерживается на одном уровне системой автоматического регулирования VRF-системы. Таким образом, согласно формуле (1), производительность внутреннего блока зависит от температуры воздуха tвн1 на входе во внутренний блок.
При уменьшении температуры внутреннего воздуха уменьшается градиент температур на теплообменнике внутреннего блока, соответственно, производительность внутреннего блока в российских условиях станет меньше.
Теперь давайте ответим на вопрос, сколько потеряют внутренние блоки при переходе на фактическую температуру внутреннего воздуха? Для этого необходимо понять, какая температура внутреннего воздуха является расчётной для России. Согласно табл. 2, нам предлагается некий диапазон оптимальных температур от +23 до +25°C, в зависимости от скорости движения воздуха в помещении.
Чем выше скорость движения воздуха в помещении, тем больше обдувается тело человека, тем выше может быть комфортная температура теплового баланса.
Автор этой статьи провёл исследование температур в помещении, чаще всего выбираемых работниками в офисах, и пришёл к выводу, что в РФ наиболее часто выбираемая температура в тёплый период составляет +21…+22°C (рис. 1).
Рис. 1. Наиболее часто выбираемая температура в помещении в России в тёплый период
Интересен тот факт, что в стандартах ISO также присутствуют три разные стандартные группы параметров наружного воздуха для трёх климатических зон: Т1 — средний климат, Т2 — холодный климат и Т3 — жаркий климат (табл. 3).
Что мы видим в табл. 3? Параметры Т1 соответствуют японскому стандарту и составляют +27°C сухого термометра и +19°C влажного термометра (относительная влажность внутреннего воздуха 60%). Расчётная температура наружного воздуха +35°C. Все параметры кондиционеров в каталогах приводятся именно для этих параметров. Страны и регионы, климат которых соответствует этим параметрам: Япония, юг Китая, юг Соединённых Штатов Америки, Испания, юг Италии и т. д. Наверное, большинство стран, где требуется кондиционирование воздуха, попадает под расчётные условия Т1. Расчётные параметры наружного воздуха для южных российских городов Краснодара и Сочи близки к Т1, но всё-таки немного ниже +35°C (табл. 4).
Т3 — это расчётные параметры для очень жарких стран (температура наружного воздуха +46°C). Чтобы не было сильной нагрузки на систему терморегуляции организма, температура внутреннего воздуха поднята на 2°C — до +29°C. Что характерно, температура влажного термометра осталась +19°C, значит относительная влажность воздуха при +29°C равна 55%. К этим странам относятся ОАЭ, Египет, Иран и т. д.
Т2 — это расчётные параметры воздуха для северных стран (расчётная температура наружного воздуха +27°C). Это значительно ниже, чем +35°C для Т1, поэтому параметры кондиционера сильно изменятся. Например, снизится температура конденсации фреона и уменьшится энергопотребление наружного блока. Но также уменьшится и производительность внутреннего блока.
Температура внутреннего воздуха по сухому термометру составляет +21°C, по влажному +15°C, что соответствует относительной влажности 65%. Под параметры Т2 попадает северная часть Европы, бóльшая часть России, Канада.
Выводы из табл. 4:
1. Ни один российский город «не дотягивает» до расчётной температуры наружного воздуха летом +35°C. Даже Краснодар летом — только +31°C.
2. Бóльшая часть городов в РФ соответствует параметрам Т2 для северных стран.
Поэтому сразу хочется задать вопрос: какой смысл указывать характеристики оборудования при расчётных параметрах Японии, если в России характеристики кондиционеров будут сильно отличаться? Это нелогично и вводит в заблуждение потенциальных покупателей кондиционеров.
Давайте теперь посмотрим, насколько отличается производительность систем кондиционирования, а именно внутренних блоков систем VRF, от того, что написано в каталоге. Во-первых, мы уже поняли из формулы (1), что производительность станет меньше, так как снизится градиент температуры между внутренним воздухом и кипящим хладагентом. Во-вторых, давайте посмотрим на табл. 5.
В табл. 5 приведена полная производительность настенных внутренних блоков одного типоразмера при разной температуре внутреннего воздуха. Падение производительности от декларируемой (при +27°C) до фактической (при +23°C) достаточно сильное и составляет от 10 до 15%. И если расчётная внутренняя температура будет не +23°C, а рекомендованная параметрами Т2 (+21°C), то падение фактической производительности реальных систем будет значительно выше, в пределах 20–30%.
Итак, мы переходим к главному. Что необходимо сделать, чтобы внутренние блоки систем VRF не теряли свою производительность при фактических условиях эксплуатации? Нужно изменить настройки внутреннего блока, в результате чего стандартной температурой для него станет не «японские» +27°C, а более уместная для России температура +23°C.
Пример. На объекте одно из многочисленных помещений имеет полные теплоизбытки 7 кВт. Расчётная температура внутреннего воздуха +23°C, следовательно, стандартный внутренний блок с индексом 71 потеряет от своей номинальной производительности около 15% и будет выдавать 6 кВт по холоду, что недостаточно для данного помещения. Проектировщик вынужден увеличивать типоразмер блока до индекса 90, увеличивая при этом стоимость проектного решения для всего объекта.
Если внутренние блоки настроить на новую расчётную температуру внутреннего воздуха, то их производительность не изменится и будет 7,1 кВт по холоду при температуре +23°C.
Это будет несомненным преимуществом в тендерной борьбе за реализацию проектов по обеспечению кондиционирования реальных объектов.
