10. Максимальный расход электроэнергии (установочная мощность) Критерий энергоэффективности оборудования при выборе системы кондиционирования зачастую становится определяющим. Такой подход обоснован не только экономией энергии в период эксплуатации. Подводимая энергия тратится только по назначению и, как правило, энергоэффективное оборудование отличается лучшими показателями надежности, меньшими уровнями шума и вибрации, большим сроком эксплуатации. Для оценки энергетических характеристик холодильных установок чаще используется холодильный коэффициент ее(СОР): (13) ~1~ Значения холодильных коэффициентов у VRF-систем кондиционирования воздуха и систем «чиллер–фанкойлы» различны, что обусловлено различиями в конструкции их холодильных контуров. Холодопроизводительность системы кондиционирования — Qx (кВт) — зависит от величины теплоизбытков объекта кондиционирования и является одинаковой величиной для VRF-систем и систем «чиллер–фанкойлы». Кроме холодопроизводительности на значение холодильного коэффициента оказывает влияние показатель Qn.x (кВт) — величина потерь холода при его транспортировке от чиллера к фанкойлам. Потери холода для систем «чиллер–фанкойлы» можно определить по формуле: (14) ~2~ где: kmp — коэффициент теплопроводности стенок и изоляции подающего и обратного трубопроводов охлажденной жидкости, кВт; Fmp — площадь поверхности трубопроводов охлажденной жидкости, аккумулирующего бака, циркуляционных насосов, запорно-регулирующей арматуры, м2; tв — температура внутреннего воздуха, °С; tn + too2 — средняя температура охлажденной жидкости. Величина потерь холода Qn.x (кВт) при его транспортировке нормируется и ограничена 10 % мощности холодильной машины. Фактическая величина потерь зависит от эффективности тепловой изоляции и, как правило, составляет 3% мощности холодильной машины. В VRF-системах для транспортировки холода от наружных блоков к внутренним применяется жидкий фреон. Причем он охлаждается только во внутреннем блоке, а температура подающего трубопровода равна температуре окружающей среды, поэтому потерь холода через поверхность трубопроводов VRFсистем нет. Величины энергопотребления N (кВт) для рассматриваемых систем также различны. Энергопотребление VRF-систем складывается из энергопотребления компрессоров Nк, вентиляторов наружных блоков Nн.б.вент., вентиляторов внутренних блоков (15), (16) ~3~ Посчитаем энергопотребление рассматриваемых типов систем кондиционирования на 100 кВт холодильной мощности. Для VRF-систем (на основе S серии GENERAL): NVRF = 31,07 + 1,07 + 0,55 = = 32,69 кВт. Для систем «чиллер-фанкойлы» (на основе серии ECOLOGIC LENNOX): Nч–ф = 38,18 + 3,41 + + 1,31 + 2,66 = 45,56 кВт. Исходя из полученных данных, определяем холодильный коэффициент в расчетном (максимальном) режиме. Для VRF-систем: = Qx – Qn.xnNVRF = = =100 – 01132,69 = 3,06 Для систем «чиллер-фанкойлы» (на основе серии ECOLOGIC LENNOX): = Qx – Qn.xnNч–ф = = =100 – 31145,56 = 2,13. Вывод 10. За счет отсутствия циркуляционных насосов и потерь холода по длине трубопроводов максимальный расход электроэнергии (установочная мощность) для VRF-систем в полтора раза меньше, чем для систем «чиллер-фанкойлы» при одинаковой полезной холодопроизводительности. 11. Средний расход электроэнергии (энергопотребление) за сезон Потребление электрической энергии системами кондиционирования воздуха в течение теплого времени года занимает ведущие позиции в энергетическом балансе здания. Достаточно отметить, что на кондиционирование 1 м2 площади здания расходуется от 30 до 70 Вт электроэнергии. Тенденция роста тарифов требует внимательного отношения к расходованию энергии и внедрению различных энергосберегающих технологий в системах кондиционированиявоздуха. Проектируя систему кондиционирования воздуха, важно знать как максимальную (расчетную) величину энергопотребления системами кондиционирования, так и средние значения за сезон. Причем на величину энергопотребления здания в первую очередь влияют именно средние величины. Значения расчетных температур наружного воздуха для некоторых городов России приведены в табл. 13. Если максимальное энергопотребление наблюдается при наибольших температурах наружного воздуха, то расчетная средняя температура наружного воздуха для определения энергопотребления системами кондиционирования в теплое время года находится в диапазоне от расчетной максимальной температуры (параметры Б) до средней температуры наружного воздуха в теплый период. Следовательно, необходимый температурный диапазон для определения энергоэффективности систем кондиционирования воздуха — от +15 до +20°С. Также на величину среднего энергопотребления влияет степень загрузки системы кондиционирования. С максимальной холодопроизводительностью оборудование работает при высоких наружных температурах, а большую часть времени системы кондиционирования загружены на 50–80 % от максимальной мощности. При уменьшении температуры наружного воздуха и степени загрузки системы холодильный коэффициент VRF-систем увеличивается. У систем «чиллер– фанкойлы» холодильный коэффициент также увеличивается, но в значительно меньшей степени. Сравнивая значения холодильных коэффициентов VRF-систем и систем «чиллер–фанкойлы», нельзя не заметить, что лидирующее положение по данному фактору занимают VRF-системы. Причем если при максимальных нагрузках холодильный коэффициент отличается примерно в полтора раза, то при средних нагрузках за сезон холодильный коэффициент VRF-систем больше практически в два раза. Вывод 11. Средний расход электроэнергии (энергопотребление) для VRF-систем в полторадва раза меньше, чем для систем «чиллер–фанкойлы» при одинаковой полезной холодопроизводительности. Сравнение систем кондиционирования по экономическим критериям 12. Капитальные затраты Величина капитальных затрат нередко становится определяющей при выборе типа систем кондиционирования. Многозональные системы кондиционирования, к которым относятся как VRF-системы, так и системы «чиллер-фанкойлы», предназначены для обслуживания объектов с различным внутренним тепловым режимом помещений. Причем необходимо разделять помещения, тепловой режим которых может отличаться друг от друга по величине, и помещения, объем теплоизбытков которых может отличаться и по величине, и по знаку. Объекты кондиционирования, объем теплоизбытков которых отличается по величине (расположение по разным фасадам здания). Использование систем кондиционирования с регулированием мощности по какому-то одному помещению невозможно, потому что функциональные зависимости изменения теплоизбытков совершенно различны. Если мы настроим однозональную систему кондиционирования на поддержание температуры внутреннего воздуха в одной комнате, в других может наблюдаться либо переохлаждение, либо недостаточное охлаждение. Как правило, тепловой режим различных помещений в здании в большей или меньшей степени неравномерен. Поэтому многозональные системы кондиционирования являются сегодня единственным вариантом, обеспечивающим возрастающие требования к индивидуальному комфорту пользователей. Регулирование мощности многозональных систем кондиционирования производится как по всей системе в целом, так и индивидуально по помещениям. Характеристики многозональных систем кондиционирования воздуха показаны в табл. 14. В переходный период обеспечение комфортного микроклимата в офисных зданиях возможно при применении многозональных СКВ, которые позволяют не только индивидуально регулировать расход холода или тепла, но и индивидуально изменять режим работы местного кондиционера (внутреннего блока). Теплоизбытки таких помещений могут отличаться не только по величине, но и по знаку. Многозональные системы кондиционирования с независимым выбором режима работы довольнодороги, но с точки зрения энергоэффективности и достигаемого комфорта микроклимата их можно назвать «вершиной развития климатической техники». Пользователям такой системы кондиционирования не надо думать о том, в каком режиме работает вся система и где находится «главный» пульт управления. Любой пользователь может установить именно тот режим и параметры воздуха, которые ему в данный момент необходимы. Характеристики многозональных систем кондиционирования воздуха с независимым выбором режима работы показаны в табл. 15. При выборе системы кондиционирования воздуха необходимо в первую очередь учитывать характеристики объекта кондиционирования. Причем на конечную стоимость влияет не только величина, но и характер изменения расчетных теплоизбытков помещений. Наибольшее распространение сегодня получили многозональные системы кондиционирования без возможности независимого изменения режима работы (табл. 14), хотя самыми функциональными (комфортными) являются многозональные СКВ с независимым выбором режима работы. Трехтрубные VRF-системы кондиционирования по сравнению с другими представителями класса многозональных систем, обладают максимальными показателями энергетической эффективности. Распределение затрат по статьям «оборудование», «материалы», «монтаж» для данных систем неодинаково (рис. 5). Для VRF-систем большую часть капитальных затрат (74 %) составляет стоимость оборудования. Аналогичный показатель для систем «чиллер–фанкойлы» значительно меньше — 50 % капитальных затрат. Но сложность монтажа систем «чиллер–фанкойлы» обуславливает более высокие затраты по статье «монтаж». По сравнению с VRF-системами стоимость монтажных работ в два раза выше. Большое влияние на выбор системы кондиционирования оказывает удельная стоимость систем кондиционирования на 1 кВт мощности охлаждения (рис. 6). Чем больше объект кондиционирования, тем выше показатели его теплоизбытков. А такая характеристика оборудования, как мощность охлаждения, значительно влияет на удельную стоимость одного кВт холода. Для систем «чиллер–фанкойлы» характерно значительное уменьшение удельной стоимости оборудования при применении более мощного оборудования. У VRF-систем, отличающихся модульным принципом построения, при изменении суммарной мощности удельная стоимость либо не изменяется совсем, либо увеличивается (так как больший объект требует большей длины соединительных трубопроводов). Вывод 12. Удельные капитальные затраты значительно зависят от характеристик и величины объекта кондиционирования. Если требуемая мощность охлаждения меньше 400 кВт, удельные капитальные затраты меньше для VRF-систем, если больше 400 кВт — то для систем «чиллер–фанкойлы».
Литература 1. А.А. Рымкевич. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха. М., «Стройиздат», 1990. 2. СНиП 41-01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Госстрой России, М., 2004. 3. А.Г. Сотников. Современные автономные кондиционеры (теория, оборудование, проектирование, испытание, эксплуатация). СПБ, 2004. 4. FUJITSU GENERAL LIMITED. Variable Refrigerant Flow System. Multi Air Conditioning System for Buildings. Technical data. 2004. 5. LENNOX. Каталог продукции. 2003. * Продолжение. Начало см. в №№1–2/2005 г. ТАБЛИЦЫ:13, 14, ~4~; 15, ~5~ РИСУНКИ: 4~6~; 5~7~; 6~8~;
