Не секрет, что наличие кондиционера в повседневной жизни становится неотъемлемой ее частью. А отсутствие столь привычной теперь техники делает некоторые направления бизнеса просто убыточными. Это относится, например, к ресторанам и гостиницам, для которых создание комфортных параметров микроклимата является стандартной функцией. Кроме того, в ресторанах и гостиницах необходимо одновременно поддерживать определенные температурные режимы в различных помещениях здания.
Существует несколько вариантов построения системы кондиционирования. Однако, для принятия решения о том, какую именно схему системы кондиционирования применить для строящегося или реконструируемого здания, необходимо провести детальный анализ задач, которые должна будет решать климатическая система.
Выбор того или иного варианта может определяться такими факторами как местоположение здания, наличие источников воды и ее стоимости, а также действующие тарифы на электричество.
Хотя машины с водяным охлаждением конденсатора энергетически более эффективны, чем с воздушным, прежде чем сделать окончательный выбор надо также принять во внимание и другие элементы системы кондиционирования. Например, при разработке системы на базе охладителя с водяным конденсатором инженеры должны учесть затраты электроэнергии на работу вентиляторов градирен и циркуляционных водяных насосов контуров испарителя и конденсатора.
Основным компонентом системы, потребляющим наибольшую энергию даже в системе с водяным охлаждением конденсатора, остается компрессор. В табл. 1 представлены основные типы компрессоров, применяемых в водоохлаждающих машинах с воздушным и водяным охлаждением конденсатора. Также в таблице приводятся их средние энергетические показатели, выраженные в киловаттах, затрачиваемых на производство количества холода в 1 T.R. [кВт/T.R.] при 100 % производительности.
Из данных, приведенных в табл. 2, становится ясным неоспоримое преимущество современных технологий, применяемых при разработке и производстве оборудования для систем кондиционирования.
Поскольку системы кондиционирования воздуха потребляют 40–45 % электроэнергии всего здания, в отличие от остального оборудования, проведение полного анализа альтернативных вариантов построения системы с точки зрения энергопотребления, может сэкономить значительные средства. При этом необходимо анализировать каждый элемент системы, выбирая среди всего множества предложенных на рынке вариантов построения климатической системы самые подходящие.
Вот почему все более широко при строительстве новых, и особенно при реконструкции существующих зданий применяются системы кондиционирования с переменным расходом хладагента (VRF-системы).
Система кондиционирования здания проектируется для определенных значений параметров климата в холодный и теплый периоды года. Однако, если посмотреть на результаты метеорологических наблюдений, видно, что наружные температуры изменяются в достаточно широких диапазонах не только в течение сезона, но и в течение суток. Естественно, система кондиционирования, производительность которой была подобрана с учетом 100 %го соответствия расчетным значениям тепловой нагрузки, будет работать с изменяющейся производительностью. Иными словами, система кондиционирования практически всегда будет работать с неполной производительностью. При этом потребляемая системой электроэнергия также будет ниже номинальной. Возникает естественный вопрос: насколько ниже, и как можно оценить реальное потребление электроэнергии, что необходимо для планирования эксплуатационного бюджета.
В бытовых установках кондиционирования воздуха предусмотрено два способа изменения производительности оборудования при неполных нагрузках. Это выключение и включение компрессора по сигналу термостата, задающего температуру в обслуживаемом помещении, и изменение частоты вращения привода компрессора (так называемое «инверторное» регулирование производительности).
В VRF-системах кондиционирования все обстоит несколько иначе. Прежде всего, процент загрузки системы, как правило, зависит не только от внешних, но и от внутренних факторов. Внешними факторами, влияющими на производительность системы кондиционирования, также как и в случае бытовых систем, являются температурные параметры снаружи и внутри здания. Внутренними же факторами, которые могут существенно изменить степень загрузки системы, могут быть: изменение количества людей в здании, изменение внутренних тепловыделений от установленного технологического или офисного оборудования, освещения, а также теплота, выделяемая прочими источниками, которых в современном здании предостаточно.
При проектировании необходимо принимать во внимание среднюю загрузку помещения за сезон кондиционирования. Ведь грамотно спроектированная система кондиционирования позволяет экономить электроэнергию, включая и выключая оборудование только в определенных зонах и когда это необходимо. Например, существуют статистические данные, на основании которых средняя годовая загрузка номеров на московском рынке высококлассных гостиниц оценивается в 67 %. Хотя параметр кВт/T.R. (затраты электроэнергии на производство единицы холода) и может служить первоначальным показателем эффективности работы, его не следует использовать при детальном анализе эффективности работы системы, поскольку это значение было получено при работе оборудования при 100 % нагрузке и наиболее жестких температурных условиях. Продолжительность работы оборудования при таких критических условиях может составлять не более 1 % от времени работы в течение года.
Поэтому очень важно иметь какой-либо показатель, отражающий параметры работы системы с неполной производительностью или при условиях, которые требуют загрузки менее, чем на 100 %.Данные мониторинга доказывают, что системы кондиционирования не работают свыше 30–40 % своей полной производительности.
Сравнение данных различных типов систем позволяет сделать следующие выводы относительно их рабочих характеристик:
1. Данные по энергетической эффективности, полученные в результате мониторинга систем с фанкойлами и с непосредственным испарением хладагента, показывают, что энергетическая эффективность при охлаждении зависит от изменения температуры наружного воздуха и тепловой нагрузки на систему. Эта взаимосвязь должна быть учтена при рассмотрении аспектов реальной энергетической эффективности источников холода и системы кондиционирования в целом.
2. Например, чиллер с водяным конденсатором имеет наиболее эффективный холодильный цикл, однако, несмотря на это, эффективность системы в целом оказывается невысокой из-за существенного энергопотребления дополнительным оборудованием, входящим в систему.
3. Более высокие энергетические показатели системы с непосредственным испарением хладагента обусловлены эффективной системой управления, имеющей возможность локального регулирования параметров микроклимата, включая установку таймера на включение и отключения локальных доводчиков. Все эти дополнительные функции способствуют повышению энергетической эффективности при работе системы, и снижению годового потребления энергии системой вследствие оптимизации времени ее работы.
4. К тому же, мультизональные системныс переменным расходом хладагента (VRF) могут работать, нагревая помещения в межсезонье, т.е. когда еще экономически нецелесообразно использовать систему центрального отопления. Эти системы обеспечивают необходимый уровень теплового комфорта, потребляя при этом минимальное количество электрической энергии. С использованием этих систем общая энергетическая эффективность здания еще больше увеличивается.
Помимо уровней потребления энергии системы кондиционирования на базе водоохлаждающих машин и системы с переменным расходом хладагента (VRF) отличаются также и некоторыми функциональными характеристиками (табл. 3).
Мультизональные системы кондиционирования, в отличие от систем с водоохлаждающей машиной, не требуют ежедневного присутствия обслуживающего персонала, что существенно сокращает эксплуатационные затраты. При соблюдении требований по эксплуатации и техническому обслуживанию, срок службы мультизональной системы кондиционирования составляет не менее 60 тыс. часов. Компания LG Electronics активно участвует в проектах по построению систем кондиционирования. VRF-система MULTI V производства LG Electronics обладает высокой энергетической эффективностью и технологична при монтаже.
Системы MULTI V создают множество климатических зон в здании одновременно, попутно контролируя расход электроэнергии. Общая система трубопроводов упрощает присоединение внутренних блоков к внешнему. Не секрет, что традиционные конструкции наружных блоков не всегда выглядят эстетично по сравнению с элегантной архитектурой современных зданий, поскольку требуют определенного пространства при монтаже для обеспечения трехсторонней циркуляции воздуха. Кроме того, даже будучи расположенными внутри здания, наружные блоки традиционного типа требуют специальных конструктивных решений для обеспечения фронтального выброса отработанного воздуха.
Современные технологии и уникальные конструкторские разработки позволили компании LG Electronics создать принципиально новую концепцию наружных блоков. Система MULTI V позволяет присоединить к одному внешнему блоку до 64 внутренних, причем максимально допустимая длина трубопровода составляет 150 м. Система MULTI V может быть смонтирована в многоэтажных зданиях, ведь перепад высот между внутренними и внешним блоками может составлять 200 м. Это позволяет устанавливать внешние блоки в подвале или же на крыше, не портя фасад здания и освобождая значительные пространства для использования их в качестве парковок и других хозяйственных помещений.
В наружном блоке модели MULTI V Space II применен центробежный вентилятор с выбросом воздуха вправо или влево. Возможность выбора одного из двух направлений выброса воздуха делает систему MULTI V Space II идеальной для поэтажного кондиционирования высотных зданий, так как горячий воздух, выбрасываемый наружными блоками, не попадает в зону всасывания вышестоящих блоков.
Кроме того, конструкция системы MULTI V Space II обеспечивает выброс из конденсатора отработанного воздуха со скоростью от 7 м/с и выше, тогда как традиционные VRF-системы имеют скорость выброса воздуха 3–4 м/с. При этом фронтальная циркуляция воздуха позволяет существенно снизить шум и вибрации, поскольку с трех сторон, обращенных к обслуживаемому помещению, наружный блок надежно шумоизолирован корпусными панелями. Технология, применяемая в системе MULTI V Space, является собственной разработкой компании LG Electronics и защищена патентами во многих странах.
Основное преимущество VRF-системы LG MULTI V — это возможность одновременно создавать различные температурные режимы. Например, система MULTI V Sync может подавать тепло в одно помещение и холод в другое. Важно отметить, что температура может меняться плавно, исключая резкие скачки, неизбежные при понижении температуры путем выключения кондиционера. Смена режимов работы на охлаждение и нагрев происходит автоматически, обеспечивая поддержание заданной температуры в помещении. С использованием MULTI V общая энергетическая эффективность здания еще больше увеличивается. Максимальное значение коэффициента энергетической эффективности системы достигает 5,68, при условии, что 40 % внутренних блоков работает в режиме охлаждения, а 60 % — в режиме нагрева. Потребление энергии при этом может быть снижено на 30 %.
Пожарная и электрическая безопасность оборудования, входящего в состав системы кондиционирования, подтверждена сертификатами соответствия и строго соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 6033540–2000, ГОСТ Р МЭК 3351–94.VRF-система MULTI V хорошо показала себя в условиях неравномерной загрузки оборудования. Работая только тогда, когда это необходимо, система экономит затраты на электроэнергию. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается также эффективным управлением всей системой кондиционирования. Например, в компании LG Electronics уверены: по-настоящему удобная система кондиционирования не только энергоэффективна и малошумна, но и проста в управлении. При разработке третьего поколения мультизональных систем MULTI V основной упор был сделан именно на вопросы эргономичности и гибкости управления оборудованием, причем их создатели стремились предложить будущим потребителям как можно больше различных способов. Мультизональной VRF-системой MULTI V можно управлять и с персонального компьютера через Интернет. Управление осуществляется через межсетевой шлюз со встроенным webсервером, который подключается к сети контроллеров мультизональной системы MULTI V.
Кроме этого, система управления системой MULTI V может быть интегрирована в систему интеллектуального управления зданием (BMS) по любому из используемых ныне протоколов: LonWorks или BACnet. Это позволяет не только централизованно управлять всеми внутренними блоками систем кондиционирования, но и, например, задавать график автоматического включения/выключения внутренних блоков, а также вести учет потребления электроэнергии каждым пользователем системы кондиционирования.
