Системы кондиционирования

Энергетическое обследование систем кондиционирования позволяет оценить, насколько эффективно электроэнергия используется для охлаждения помещений и технологических зон. Проверяют холодильные машины, компрессоры, конденсаторы, насосы, фанкойлы и системы автоматического управления. Основная задача — сопоставить энергопотребление оборудования с фактической холодильной нагрузкой и определить причины возможного перерасхода.

При обследовании анализируют графики охлаждающей нагрузки, температуры подачи и обратного контура, электрическую мощность компрессоров и насосов. Отдельное внимание уделяют частичной загрузке холодильного оборудования, частым пускам компрессоров, температурным уставкам и согласованности работы охлаждения с другими инженерными системами.

Границы обследования холодильной системы

Система кондиционирования может включать оборудование для производства холода, контуры его распределения и конечные устройства охлаждения помещений. Для корректной оценки необходимо разграничить эти части системы и установить, какая электрическая нагрузка относится к каждой из них.

Холодильная машина обеспечивает отвод теплоты из охлаждаемого контура. Насосы перемещают теплоноситель, а фанкойлы передают охлаждение воздуху обслуживаемых помещений. При этом электроэнергия расходуется как на работу компрессоров, так и на вспомогательное оборудование.

Специалист определяет границы измерений по схеме системы и проверяет, какие агрегаты включены в показания электросчётчиков. Если один прибор учитывает холодильную машину и насосную группу совместно, по его показаниям нельзя отдельно оценить эффективность компрессоров без дополнительной детализации.

Холодопроизводительность и потребление электроэнергии

Для оценки эффективности холодильного оборудования необходимо сопоставить потребляемую электрическую мощность с количеством теплоты, отводимой от охлаждаемой среды. Такое соотношение характеризует холодильную эффективность установки.

Холодильный коэффициент показывает отношение полученной холодопроизводительности к затраченной на её обеспечение мощности в выбранных границах расчёта. При анализе важно одинаково учитывать состав оборудования: показатель только холодильной машины нельзя непосредственно сравнивать с показателем системы, в который дополнительно включены насосы.

Температуры подачи и обратного контура помогают оценить условия передачи холода. Однако одного температурного перепада недостаточно для определения холодопроизводительности: необходимо также знать расход теплоносителя.

Поэтому без измерения холодопроизводительности нельзя достоверно определить фактический холодильный коэффициент. Паспортные характеристики позволяют понять предусмотренные возможности машины, но не заменяют оценку её реальной работы.

Частичная нагрузка и частые пуски компрессоров

Потребность помещений в охлаждении изменяется в зависимости от наружных условий и внутренних тепловыделений. Поэтому холодильная машина может продолжительное время работать не на номинальной, а на частичной нагрузке.

При обследовании сопоставляют график охлаждающей нагрузки с режимами компрессоров. Это позволяет определить, насколько работа оборудования согласована с фактической потребностью и не сопровождается ли избыточным количеством включений и остановок.

Частые пуски компрессора могут возникать, когда режим управления недостаточно согласован с изменяющейся нагрузкой. Для проверки анализируют последовательность работы оборудования и температурные уставки. При этом сам факт периодического включения компрессора ещё не доказывает неэффективность: значение имеют продолжительность циклов, характер нагрузки и предусмотренный алгоритм управления.

Особенно важно оценивать оборудование не только в периоды максимального охлаждения, но и при умеренной потребности, когда особенности регулирования могут существенно влиять на расход электроэнергии.

Температурные уставки и избыточное охлаждение

Температурная уставка определяет значение, которое система стремится поддерживать. Если воздух или теплоноситель охлаждается сильнее, чем требуется для обслуживаемой зоны, холодильное оборудование может расходовать дополнительную электроэнергию.

При обследовании специалист сопоставляет установленные температуры с фактическими условиями помещений и графиками нагрузки. Например, для комфортного кондиционирования офиса допустимые режимы определяются требованиями к условиям пребывания людей. В серверной охлаждение связано с необходимостью поддержания условий работы оборудования.

Поэтому одинаковая уставка для разных помещений не обязательно является оптимальной. Однако повышать температуру охлаждения только ради сокращения энергопотребления также нельзя без проверки назначения зоны и необходимых эксплуатационных условий.

Отдельно рассматривают одновременный нагрев и охлаждение. Если одна часть системы охлаждает воздух, а другая в тот же период его нагревает, необходимо установить, является ли это следствием предусмотренного режима обработки воздуха или несогласованной работы автоматики. Вывод о перерасходе делают только после проверки необходимых температурных условий.

Насосы и распределение холода

Энергетическая эффективность кондиционирования зависит не только от холодильной машины, но и от распределения охлаждения между потребителями. В системах с жидкостным теплоносителем эту задачу выполняют насосы и подключённые к контуру устройства охлаждения.

При обследовании проверяют, соответствует ли работа насосов фактической холодильной нагрузке. Если насос постоянно работает с одной скоростью при изменяющейся потребности, необходимо оценить, требуется ли такой режим для поддержания необходимых расходов.

Постоянная скорость сама по себе не подтверждает избыточное потребление. Для обоснованного вывода специалист сопоставляет работу насоса с температурными параметрами контура и условиями обслуживания подключённых фанкойлов или других потребителей.

Таким образом, повышенное потребление электроэнергии может быть связано с производством холода, его распределением или настройками отдельных зон. Эти причины следует рассматривать раздельно.

Как отличить перерасход от увеличения холодильной нагрузки

В жаркую погоду потребность помещений в охлаждении обычно возрастает. В результате холодильная машина может работать дольше или с большей мощностью. Такое увеличение энергопотребления не обязательно свидетельствует о неисправности.

Для проверки специалист сопоставляет периоды с различной холодильной нагрузкой и определяет, как изменяются электрическая мощность, температуры контуров и режимы компрессоров. Если рост потребления соответствует увеличению отводимой теплоты, его нельзя автоматически считать потерями.

Иная ситуация возникает, когда электрические затраты растут без сопоставимого изменения холодильной нагрузки. Тогда необходимо проверить режим частичной загрузки, температурные уставки и работу вспомогательного оборудования.

Сравнение должно учитывать назначение обслуживаемых зон. Серверная с постоянными внутренними тепловыделениями и офис с изменяющейся занятостью имеют разные графики нагрузки и требования к охлаждению. Оценивать их по одинаковому режиму работы холодильной машины некорректно.

Исходные данные для обследования

Для оценки системы кондиционирования необходимы:

• Схемы холодильных контуров — для определения состава оборудования, связей между агрегатами и границ измерения.
• Графики охлаждающей нагрузки — для сопоставления работы оборудования с фактической потребностью в холоде.
• Температуры подачи и обратного контура — для анализа условий передачи холода потребителям.
• Данные о холодопроизводительности — для оценки количества отводимой теплоты и расчёта фактического холодильного коэффициента.
• Электрическая мощность компрессоров и насосов — для разделения затрат на производство и распределение холода.
• Температурные уставки и эксплуатационные записи — для проверки частичной загрузки, частоты пусков и согласованности управления.

Данные о нагрузке и потреблении электроэнергии необходимо сопоставлять за одинаковые периоды. Если измерения холодопроизводительности отсутствуют, можно выявить особенности режимов работы, но нельзя достоверно рассчитать фактическую холодильную эффективность.

Результат энергетического обследования

Результатом становится оценка работы холодильных контуров с разделением энергопотребления компрессоров, насосов и других доступных для анализа элементов системы. По графикам нагрузки определяют режимы, в которых требуется проверить температурные уставки, частые пуски или соответствие работы оборудования фактической потребности.

На основании подтверждённых данных формируют предложения по согласованию уставок и дальнейшей проверке холодильного оборудования. При этом предполагаемые причины перерасхода отделяют от измеренных показателей, а возможную экономию не рассчитывают по одной лишь установленной мощности.

Результаты могут использоваться при выявлении неэффективных режимов работы оборудования. Влияние фактической загрузки на потребление энергии подробнее рассмотрено в материале «Как нагрузка оборудования влияет на энергопотребление».

Другие направления обследования представлены в категории «Вентиляция и холодоснабжение».