Вентиляция и холодоснабжение

Энергетическое обследование систем вентиляции и холодоснабжения позволяет установить, как энергопотребление объекта связано с необходимым воздухообменом, тепловой обработкой воздуха и производством холода. Главная задача — разделить эти нагрузки, определить фактические режимы оборудования и выявить участки, на которых возникают подтверждённые энергетические потери.

Вентиляция и холодоснабжение часто работают как взаимосвязанные инженерные системы. Приточный воздух может нагреваться, охлаждаться или осушаться; холодильное оборудование — обеспечивать холодом воздухоохладители и технологических потребителей; вентиляторы и насосы — расходовать электроэнергию на перемещение воздуха и теплоносителя.

При этом увеличение расхода электроэнергии не обязательно связано с ухудшением эффективности холодильной машины или вентилятора. Оно может быть вызвано увеличением расхода наружного воздуха, изменением температуры и влажности, ростом внутренних теплопоступлений, изменением режима эксплуатации помещений либо одновременной работой нескольких инженерных установок.

Поэтому энергетическую оценку необходимо строить не только по мощности оборудования, но и по фактическим воздушным и холодильным нагрузкам, условиям обработки воздуха, временным профилям и границам учёта.

При обследовании вентиляции и холодоснабжения в Тамбове и Тамбовской области программа работ определяется назначением объекта, фактическими инженерными схемами, режимами эксплуатации и доступностью измерительных данных. Наличие неисправностей, дополнительных энергетических потерь и возможность их сокращения устанавливаются только после проверки соответствующих энергетических потоков.

Почему вентиляцию и холодоснабжение необходимо рассматривать совместно

Вентиляция обеспечивает предусмотренный воздухообмен, а холодоснабжение — отвод тепловой энергии от обслуживаемых помещений, технологического оборудования или других потребителей. При определённых схемах обе системы непосредственно взаимодействуют.

Например, приточная установка может подавать наружный воздух в помещение и охлаждать его с помощью теплообменника, подключённого к холодильной системе.

В этом случае общий энергетический результат зависит сразу от нескольких факторов:

количества наружного воздуха;
температуры и влажности наружного воздуха;
необходимых параметров приточного воздуха;
расхода воздуха через установку;
эффективности тепловой обработки;
характеристик системы производства холода;
работы вентиляторов и насосов;
продолжительности соответствующего режима.

Если увеличивается расход наружного воздуха, может возрасти нагрузка воздухоохладителя и холодильного оборудования. Но это не означает автоматически ухудшение энергетической эффективности холодильной машины.

Возможно, она производит больше холода вследствие объективного увеличения потребности.

Поэтому необходимо отличать изменение полезной нагрузки от изменения затрат энергии на её обеспечение.

Три энергетические составляющие объекта

Для профессионального обследования необходимо разделить воздухообмен, тепловую обработку воздуха и производство холода.

Это три связанные, но не одинаковые технические задачи.

Воздухообмен

Воздухообмен характеризует поступление, удаление и перемещение воздуха в пределах определённых помещений или технологических зон.

Энергетические затраты на его обеспечение связаны прежде всего с работой вентиляционного оборудования, сопротивлением воздушных трактов, расходами воздуха и продолжительностью эксплуатации.

Для оценки необходимо определить фактический объёмный или массовый расход воздуха, условия движения потоков и требуемый режим обслуживания помещений.

Тепловая обработка воздуха

Тепловая обработка включает изменение состояния воздуха в вентиляционных и кондиционирующих установках.

В зависимости от фактической схемы это может быть нагрев, охлаждение, осушение или иная предусмотренная обработка.

Соответствующая тепловая нагрузка определяется расходом воздуха и изменением его энергетического состояния.

Например, при охлаждении влажного воздуха часть холодильной нагрузки может быть связана не только со снижением температуры, но и с удалением влаги.

Производство холода

Холодильная установка обеспечивает отвод тепловой энергии от обслуживаемых систем.

Для её оценки необходимо сопоставить полезно произведённый холод с фактическим потреблением электрической энергии и режимом работы оборудования.

При этом холодопроизводительность и электрическая мощность — разные величины. Их нельзя подменять друг другом.

Например, холодильная машина может увеличить потребление электроэнергии из-за роста полезной холодильной нагрузки. Для оценки изменения эффективности необходимо установить обе величины за согласованный период.

Как построить общий энергетический баланс

Энергетический баланс — количественное сопоставление энергии, поступающей в выбранную систему, с полезными энергетическими потоками, потерями и изменением энергетического состояния внутри установленной границы.

Для вентиляции и холодоснабжения единый баланс должен учитывать несколько видов энергии и способы их передачи.

В зависимости от оборудования выделяются:

Электроэнергия вентиляторов. Расходуется на перемещение воздуха через воздуховоды, фильтры, теплообменники и другие элементы.
Энергия нагрева воздуха. Передаётся приточному или другому обрабатываемому воздушному потоку при наличии соответствующего оборудования.
Холодильная нагрузка. Характеризует тепловую энергию, которую необходимо отвести для достижения заданного состояния воздуха или другого охлаждаемого объекта.
Электроэнергия холодильных машин. Используется для функционирования холодильного цикла и связанных устройств в принятой границе.
Электроэнергия насосов. При наличии циркуляционных контуров расходуется на перемещение холодоносителя или другой рабочей жидкости.
Тепловые потоки систем рекуперации. При наличии соответствующего оборудования изменяют потребность в дополнительном нагреве или охлаждении воздуха.
Теплопоступления из помещений и технологических процессов. Формируют часть нагрузки на охлаждение.

Эти потоки нельзя без пояснения складывать в один показатель эффективности.

Например, электрическая энергия компрессора и тепловая энергия, отведённая воздухоохладителем, характеризуют разные стороны процесса.

Для их сопоставления необходима определённая энергетическая граница и расчётная модель.

Почему границы обследования определяют достоверность выводов

Граница обследования задаёт состав оборудования и энергетических потоков, входящих в расчёт.

В зависимости от поставленной задачи можно рассматривать:

отдельный вентилятор;
приточную или вытяжную вентиляционную установку;
воздушную сеть обслуживаемой зоны;
секцию нагрева или охлаждения воздуха;
холодильную машину;
насосный контур холодоснабжения;
систему распределения холода;
весь комплекс вентиляции и холодоснабжения объекта.

Например, измерение электрической мощности холодильной машины может не включать электроэнергию насосов и устройств отвода теплоты, если они питаются от других распределительных линий.

В таком случае рассчитанный показатель относится к самой холодильной машине, а не автоматически ко всему комплексу холодоснабжения.

Аналогично электрическое потребление приточной установки не обязательно охватывает тепловую энергию, используемую для нагрева воздуха от внешнего источника.

Поэтому каждый показатель должен сопровождаться определением его границы.

Как проверяют баланс воздухообмена

Для оценки воздухообмена необходимо установить количество воздуха, поступающего в рассматриваемую зону и удаляемого из неё.

В зависимости от конструкции объекта могут присутствовать механическая приточная вентиляция, механическая вытяжка, естественные воздушные потоки и перетекание воздуха между помещениями.

Для обследования требуется определить:

фактические расходы приточного воздуха;
расходы удаляемого воздуха;
распределение потоков по помещениям и зонам;
положение воздушных клапанов;
работу регулирующих устройств;
режимы вентиляторов;
возможные неучтённые перетоки;
условия эксплуатации помещений.

Например, если общий приточный расход отличается от суммы измеренных вытяжных расходов, это ещё не доказывает неисправность вентиляционного оборудования.

Возможны воздушные потоки через другие зоны, неполный охват измерений, изменение режима или ограничения точности определения расхода.

Для правильного вывода необходимо восстановить воздушную схему объекта.

Если часть потоков не измерена, воздушный баланс остаётся предварительным.

Рабочая точка вентилятора: как она влияет на электроэнергию

Рабочая точка вентилятора — фактическое сочетание расхода воздуха и создаваемого давления при работе вентилятора в конкретной воздушной сети.

Электрическое потребление определяется не только номинальной мощностью двигателя, но и этой рабочей точкой, характеристиками оборудования и способом регулирования.

При обследовании устанавливают:

фактический расход воздуха;
создаваемое давление;
сопротивление воздушного тракта;
активную электрическую мощность;
частоту вращения при наличии регулирования;
положение заслонок;
состояние фильтров и других элементов, влияющих на сопротивление;
продолжительность работы в характерных режимах.

Например, увеличение мощности вентилятора может быть связано с изменением расхода воздуха или положения регулирующих элементов.

Но оно также может зависеть от конструкции вентилятора и характера его рабочей характеристики.

Поэтому нельзя автоматически связывать рост электрической мощности с засорением фильтров или другой предполагаемой неисправностью.

Необходимо одновременно измерить расход воздуха, давление и электрическую нагрузку.

Как определить энергетические затраты на перемещение воздуха

Для перемещения воздуха вентилятор должен обеспечить необходимый расход при сопротивлении обслуживаемой системы.

При энергетической оценке необходимо учитывать мощность, затрачиваемую на обеспечение соответствующего аэродинамического режима.

Для количественного анализа используются:

расход воздуха;
давление, создаваемое вентилятором;
электрическая мощность привода;
характеристики рабочего оборудования;
потери преобразования и передачи энергии в границе обследования;
продолжительность работы.

Например, два вентилятора могут обеспечивать одинаковый расход воздуха, но работать при разном сопротивлении сетей.

В этом случае прямое сравнение их электрической мощности без учёта давления будет недостаточным для оценки энергетической эффективности.

Аналогично уменьшение мощности после снижения расхода воздуха не является положительным результатом, если предусмотренный воздухообмен перестал обеспечиваться.

Поэтому энергетическое сравнение должно выполняться при подтверждённой потребности в воздушном потоке.

Как отличить необходимый воздухообмен от избыточного

Расход воздуха определяется назначением помещений и фактическими условиями их эксплуатации.

Например, в административных помещениях потребность может зависеть от режима использования, а на производственном объекте — от технологических процессов и условий поддержания воздушной среды.

Для обследования необходимо проверить:

назначение обслуживаемых помещений;
фактические режимы их использования;
предусмотренные параметры воздухообмена;
измеренные приточные и вытяжные расходы;
работу оборудования в разные периоды;
наличие регулирования производительности;
изменение воздушной нагрузки при изменении эксплуатации.

Например, вентиляционная установка может работать с неизменной производительностью в периоды различной занятости здания.

Это создаёт основание проверить соответствие режима фактической потребности.

Но снижение воздухообмена возможно только при сохранении необходимых параметров воздушной среды и соблюдении применимых требований эксплуатации.

Поэтому весь расход воздуха в периоды небольшой занятости нельзя автоматически считать избыточным.

Тепловая обработка воздуха: какие параметры определяют нагрузку

При нагреве или охлаждении воздуха происходит изменение его энергетического состояния.

Для количественной оценки необходимо учитывать расход воздушного потока и параметры до и после обработки.

Особое значение имеет влажность.

Например, при охлаждении влажного воздуха на поверхности воздухоохладителя может происходить конденсация влаги. В таком случае тепловая нагрузка включает не только изменение температуры воздуха, но и составляющую, связанную с изменением влагосодержания.

Для энергетического обследования используются:

температура воздуха на входе и выходе установки;
относительная влажность или другие параметры, достаточные для определения состояния влажного воздуха;
массовый или объёмный расход воздуха;
режим работы нагревателя или охладителя;
характеристики теплоносителя или холодоносителя;
температура и расход рабочей жидкости при наличии соответствующего теплообменника;
продолжительность режима обработки.

При этом простой перепад температуры не всегда характеризует полную нагрузку охлаждения.

Если влажность воздуха изменяется, необходимо учитывать соответствующее изменение его энтальпии.

Почему тепловую нагрузку воздуха нельзя рассчитывать только по температуре

Воздух в инженерных системах обычно представляет собой смесь сухого воздуха и водяного пара.

Поэтому его энергетическое состояние определяется не только температурой.

Удельная энтальпия влажного воздуха — характеристика энергетического состояния воздушной смеси с учётом её температуры и содержания влаги.

Например, два потока при одинаковой температуре могут иметь различную влажность и, следовательно, отличаться по количеству энергии, которое потребуется отвести при охлаждении до заданного состояния.

Для корректного расчёта необходимо:

Определить фактический расход воздуха.
Измерить температуру и влажность до обработки.
Измерить соответствующие параметры после обработки.
Установить наличие конденсации или других изменений влагосодержания.
Определить изменение энергетического состояния воздушного потока.
Сопоставить расчётную нагрузку с параметрами теплообменника.
Проверить временную согласованность измерений.

Если влажность не измеряется, оценка холодильной нагрузки только по температуре может не учитывать существенную часть процесса.

В такой ситуации необходимо указать ограничения расчёта и определить потребность в дополнительных измерениях.

Как разделить нагрев воздуха и его охлаждение

На объекте могут применяться установки, выполняющие несколько последовательных операций обработки воздуха.

Например, наружный воздух может проходить через рекуператор, нагреватель, охладитель и другие секции.

Каждая операция имеет собственную энергетическую границу.

Для анализа необходимо установить последовательность прохождения воздушного потока и определить его состояние между основными секциями.

При обследовании рассматривают:

условия наружного воздуха;
состояние воздуха после рекуперации при наличии соответствующего оборудования;
тепловой поток нагревателя;
холодильную нагрузку охладителя;
изменение влажности;
работу смесительных камер;
температуру приточного воздуха;
фактический расход и режим регулирования.

Например, если одна установка сначала охлаждает воздух, а затем повторно нагревает его для достижения предусмотренных параметров, необходимо определить, обусловлен ли такой режим требованиями обработки воздуха и фактическими условиями.

Наличие последовательного охлаждения и нагрева не доказывает само по себе энергетическую неэффективность: технический смысл зависит от необходимого изменения влажности и других параметров.

Для оценки требуется количественный баланс каждой операции.

Рекуперация теплоты: как проверить её фактический результат

При наличии рекуперационного оборудования часть энергии удаляемого воздуха может использоваться для изменения состояния приточного потока.

Это способно уменьшать потребность в дополнительном нагреве или охлаждении, но фактический результат зависит от температур, расходов и режимов установки.

Для обследования необходимо определить:

расход приточного воздуха;
расход удаляемого воздуха;
температуры и влажность потоков в необходимых контрольных точках;
состояние воздуха до и после рекуператора;
работу байпасов и других регулирующих устройств при их наличии;
влияние теплообменного оборудования на аэродинамическое сопротивление;
режимы, в которых рекуперация используется или отключается.

Например, рекуператор может уменьшать нагрузку нагревателя, но одновременно создавать дополнительное сопротивление воздушному потоку.

Для комплексной оценки необходимо учитывать изменение теплового потока и электрических затрат на перемещение воздуха.

При этом нельзя рассчитывать достигнутую экономию по паспортной эффективности рекуператора без проверки фактических условий работы.

Как формируется холодильная нагрузка

Холодильная нагрузка характеризует количество теплоты, которое необходимо отвести от определённой системы за единицу времени.

В зависимости от назначения объекта её могут формировать:

наружный воздух, поступающий через вентиляцию;
теплопоступления через ограждающие конструкции;
солнечная радиация;
люди и оборудование внутри помещений;
технологические процессы;
нагретые материалы или продукция;
дополнительные тепловые потоки смежных инженерных систем.

Для энергетического обследования важно установить не только суммарную холодильную нагрузку, но и её происхождение.

Например, увеличение холодильной нагрузки здания может быть связано с ростом поступления наружного воздуха и его влагосодержания.

Если это изменение не учитывается, повышение электрического потребления холодильной машины можно ошибочно интерпретировать как ухудшение её эффективности.

Поэтому холодильная нагрузка должна сопоставляться с фактическим режимом обслуживаемых систем.

Производство холода: как оценивать холодильную машину

Холодильная машина потребляет энергию для обеспечения переноса теплоты от охлаждаемой системы к среде отвода тепла.

Для оценки её энергетической эффективности необходимо сопоставить полезную холодопроизводительность с потреблением электрической энергии в подтверждённой границе.

В качестве одной из характеристик может применяться холодильный коэффициент — отношение полезной холодильной мощности к соответствующей потребляемой мощности при определённых условиях и принятой методике.

Но этот показатель зависит от режима работы оборудования.

Для анализа устанавливают:

фактическую холодильную мощность;
электрическую мощность оборудования;
температуру охлаждаемой среды;
параметры системы отвода теплоты;
степень загрузки;
продолжительность характерных режимов;
состав оборудования, входящего в измерительную границу;
изменение нагрузки во времени.

Например, холодильная машина может работать при одной и той же холодопроизводительности, но в разных условиях отвода теплоты.

Её электрическое потребление при этом может различаться.

Поэтому сравнение холодильного коэффициента без учёта температурных условий и нагрузки может быть некорректным.

Рабочая точка холодильной системы

Рабочая точка холодильной системы характеризует фактический режим, при котором обеспечивается определённая холодильная нагрузка в заданных температурных условиях.

Для холодильной машины важны условия на стороне охлаждаемой среды и на стороне отвода теплоты.

В зависимости от исполнения оборудования измеряют параметры хладагента, холодоносителя, воздуха и других сред, необходимых для соответствующей модели.

Например, повышение температуры среды отвода теплоты может изменить условия работы холодильного цикла.

Но из одного изменения температуры нельзя достоверно определить величину дополнительного электрического потребления.

Для этого необходимо сопоставить:

полезную холодильную нагрузку;
потребление электрической энергии;
температурные условия холодильного цикла;
работу вспомогательного оборудования;
изменение загрузки;
продолжительность режима.

Если отсутствуют данные о полезной холодопроизводительности, оценка эффективности по одной электрической мощности остаётся предварительной.

Как оценивать распределение холода между потребителями

При централизованном холодоснабжении холодильная установка может обслуживать несколько потребителей через общий контур холодоносителя.

Например, одна система может обеспечивать охлаждение приточного воздуха и других технологических или инженерных нагрузок.

В таком случае необходимо разделять:

холод, произведённый источником;
тепловые потоки в распределительном контуре;
нагрузки отдельных воздухоохладителей;
нагрузки других подключённых потребителей;
энергетические потоки насосного оборудования;
теплообмен распределительных трубопроводов с окружающей средой.

Если электрическая мощность холодильной машины увеличилась, необходимо установить, какой потребитель сформировал дополнительную нагрузку.

Например, изменение режима приточной вентиляции может увеличить потребность в холоде без изменения других охлаждаемых процессов.

Если общий контур не имеет раздельного учёта, потребуется дополнительное измерение либо обоснованная расчётная модель.

Как построить температурно-расходный баланс холодоснабжения

В системах с циркуляцией холодоносителя полезная холодильная мощность может определяться по расходу жидкости и изменению её энергетического состояния.

Для расчёта необходимо установить:

вид и характеристики холодоносителя;
массовый или объёмный расход;
температуру на подаче;
температуру на возврате;
наличие промежуточных ответвлений;
параметры теплообменников;
временную согласованность измерений;
режим нагрузки потребителей.

Например, увеличение температурного перепада между подачей и возвратом не обязательно означает увеличение холодильной мощности, если одновременно уменьшился расход.

Поэтому температура и расход должны оцениваться совместно.

Если в системе применяется раствор с теплофизическими свойствами, отличающимися от воды, расчёт должен учитывать фактические характеристики этой среды.

Если состав холодоносителя неизвестен, количественная оценка требует соответствующих допущений и проверки их применимости.

Почему энергопотребление компрессора не равно всей энергии холодоснабжения

Компрессор может быть одним из основных электрических потребителей холодильной установки, но общий энергетический баланс холодоснабжения способен включать дополнительное оборудование.

В зависимости от исполнения системы это могут быть:

насосы циркуляции холодоносителя;
вентиляторы устройств отвода теплоты;
другие электрические потребители холодильной машины;
средства автоматического управления;
вспомогательные установки, предусмотренные фактической схемой.

Например, если измеряется электрическая мощность только компрессора, полученный показатель не характеризует автоматически суммарное потребление всего холодильного центра.

Для комплексного анализа необходимо определить границу, охватывающую все существенные вспомогательные нагрузки.

При этом полезная холодильная мощность должна относиться к той же системе и соответствующему периоду.

Как связаны вентиляционная и холодильная нагрузки

На объектах с обработкой приточного воздуха холодильная установка может работать в зависимости от наружных параметров и необходимого состояния воздуха после охладителя.

Например, увеличение влажности наружного воздуха может изменить нагрузку секции охлаждения даже при близкой наружной температуре.

Если холодильная машина одновременно обслуживает другие системы, необходимо дополнительно учитывать их нагрузки.

Для совместного баланса проверяют:

Фактический расход воздуха через охладитель.
Температуру и влажность воздуха до обработки.
Температуру и влажность после обработки.
Тепловую нагрузку воздухоохладителя.
Параметры холодоносителя.
Полезную холодопроизводительность источника.
Электрическое потребление холодильной системы.
Нагрузки других подключённых потребителей.
Продолжительность исследуемого режима.

Если расчётная нагрузка воздухоохладителей меньше общей холодопроизводительности источника, необходимо установить состав других потребителей, условия распределения и возможные измерительные расхождения.

Остаточную разность нельзя автоматически считать потерями холода в трубопроводах.

Как влияет наружная температура и влажность

Наружные условия могут одновременно влиять на потребность в обработке воздуха и на работу оборудования холодоснабжения.

Например, при повышении температуры наружного воздуха может увеличиваться нагрузка охлаждения приточного потока.

При изменении влажности может измениться энергия, необходимая для осушения.

Одновременно у некоторых холодильных установок изменяются условия отвода теплоты.

Для анализа необходимо различать эти воздействия:

Воздушная нагрузка. Определяется состоянием наружного воздуха и требуемыми параметрами приточного потока.
Внутренняя холодильная нагрузка. Связана с теплопоступлениями от помещений и технологических процессов.
Режим холодильной машины. Зависит от условий работы её холодильного цикла и фактической загрузки.
Вспомогательные электрические нагрузки. Определяются работой насосов, вентиляторов и других устройств.

Поэтому сравнение расхода электроэнергии между двумя днями только по наружной температуре может быть недостаточно точным.

Для корректного сопоставления требуется учитывать влажность, воздухообмен, внутреннюю нагрузку и фактическое состояние холодильной системы.

Как выбрать репрезентативные режимы обследования

Репрезентативный режим — состояние объекта, достаточно полно отражающее условия эксплуатации, для которых необходимо сделать технический вывод.

Для вентиляции и холодоснабжения необходимо учитывать сезонность, изменение использования помещений и работу регулирующих устройств.

В зависимости от задачи исследуют:

Характерный рабочий воздухообмен. Позволяет оценить расход воздуха и электрическую нагрузку вентиляторов.
Частичную вентиляционную нагрузку. Используется для проверки регулирования производительности.
Режим нагрева приточного воздуха. Позволяет определить тепловую нагрузку соответствующих секций.
Режим охлаждения и осушения. Необходим для оценки холодильной нагрузки влажного воздуха.
Период высокой холодильной нагрузки. Позволяет оценить работу оборудования при интенсивном охлаждении.
Режим частичной загрузки холодильной машины. Используется для проверки изменения энергетических характеристик.
Период минимальной нагрузки. Помогает определить сохраняющиеся затраты электроэнергии и работу вспомогательных систем.
Изменение режима смежных потребителей. Позволяет установить, как перераспределяется общая холодильная нагрузка.

Например, измерение холодильной машины при одной наружной температуре и одной нагрузке нельзя автоматически распространять на весь сезон.

Для длительной оценки необходимы профили нагрузки либо модель с обоснованным распределением времени между характерными режимами.

Как использовать профили нагрузки

Профиль нагрузки — временной ряд, показывающий изменение мощности или другого энергетического параметра.

Для вентиляции и холодоснабжения особенно важно синхронно сопоставлять электрическую нагрузку с режимами воздушных и холодильных потребителей.

По профилям можно исследовать:

время включения и отключения вентиляционных установок;
изменение расхода воздуха;
периоды нагрева и охлаждения;
работу холодильной машины при разных нагрузках;
электропотребление насосов и вентиляторов;
изменения температуры и влажности наружного воздуха;
нагрузки помещений и технологических процессов;
переходы между режимами автоматического регулирования.

Например, если электрическая мощность холодильной установки увеличивается одновременно с ростом расхода приточного воздуха, это может указывать на связь с вентиляционной нагрузкой.

Но причинный вывод требует проверки температуры, влажности и фактического количества отведённой теплоты.

Совпадение двух графиков само по себе не доказывает конкретную величину энергетического влияния.

Как отличить изменение полезной нагрузки от неэффективности оборудования

Это одна из основных задач энергоаудита вентиляции и холодоснабжения.

Например, наблюдается увеличение электрического потребления холодильной машины.

Возможны следующие объяснения:

Возросла холодильная нагрузка. Необходимо проверить фактическую холодопроизводительность и нагрузку потребителей.
Изменились наружные условия. Возможно изменение температуры и влажности приточного воздуха.
Изменился режим отвода теплоты. Это может влиять на условия работы холодильного оборудования.
Изменилось регулирование. Нужно исследовать загрузку и режимы управления холодильной машиной.
Изменилась работа вспомогательных установок. Например, насосов или вентиляторов в соответствующей энергетической границе.
Изменился состав подключённых потребителей. Общая холодильная нагрузка могла перераспределиться.
Возникло техническое отклонение оборудования. Такая версия требует специальных подтверждающих измерений.
Изменилась измерительная граница. В показания могли войти дополнительные потребители.

Для различения необходимо сопоставить электрическое потребление с полезной холодильной мощностью и фактическими эксплуатационными условиями.

Если полезная нагрузка неизвестна, вывод о снижении эффективности холодильной машины остаётся предварительным.

Как проверить смешанное влияние вентиляции и холодоснабжения

На практике увеличение энергопотребления часто связано с несколькими изменениями одновременно.

Например, в тёплый период увеличивается расход наружного воздуха, возрастает его влажность и включается дополнительное технологическое оборудование, требующее охлаждения.

В результате увеличивается холодильная нагрузка и электрическое потребление всей системы.

Чтобы определить вклад каждого фактора, необходимо:

Установить общую границу вентиляции и холодоснабжения.
Выделить воздушные потоки и необходимые параметры обработки воздуха.
Определить тепловую нагрузку воздухоохладителей.
Установить другие подключённые холодильные нагрузки.
Измерить полезную холодопроизводительность источника.
Разделить электрическое потребление холодильной машины и вспомогательных установок.
Сопоставить показатели за согласованные интервалы.
Проверить изменение режима оборудования.
Определить подтверждённые энергетические вклады и оставшуюся неопределённость.

Если воздушная нагрузка не определена, нельзя установить, какая часть изменения холодопроизводительности вызвана вентиляцией.

Если отсутствует раздельный учёт остальных потребителей, общий прирост холодильной нагрузки также не может быть полностью отнесён к воздухообработке.

Поэтому смешанный режим требует более детального баланса, а не одного общего показателя расхода электроэнергии.

Как отделить влияние смежных инженерных систем

Вентиляция и холодоснабжение могут взаимодействовать с отоплением, технологическим оборудованием, ограждающими конструкциями здания и автоматическими системами управления.

Например, изменение режима вентиляции может влиять на внутреннюю температуру и влажность помещений, а значит — на работу других систем поддержания микроклимата.

Если наружный воздух предварительно обрабатывается в нескольких секциях, необходимо учитывать последовательность передачи энергии.

При обследовании устанавливают:

какие установки непосредственно обслуживают помещения;
какие тепловые и холодильные потоки поступают из смежных систем;
какие потребители имеют общий источник холода;
существуют ли общие электрические линии питания;
как изменяются режимы при работе отдельных систем;
какие энергетические потоки измеряются раздельно;
какие величины определяются расчётом.

Например, повышение температуры помещения может быть связано с увеличением внутренних теплопоступлений, снижением расхода охлаждённого воздуха или изменением работы системы холодоснабжения.

Без раздельной проверки нельзя уверенно назвать причиной холодильную машину.

Какие документы необходимы для обследования

Исходная документация должна позволять построить фактическую схему движения воздуха, теплоты и холода.

Схемы вентиляции и обработки воздуха:

планы и схемы приточных и вытяжных систем;
сведения о расходах воздуха;
схемы воздуховодов и обслуживаемых зон;
состав секций обработки воздуха;
документация вентиляторов и устройств регулирования;
характеристики теплообменников и рекуператоров при наличии;
схемы автоматического управления.

Схемы холодоснабжения:

принципиальная схема производства и распределения холода;
характеристики холодильных машин;
схемы контуров холодоносителя;
сведения о насосном оборудовании;
схемы подключения воздухоохладителей;
перечень других потребителей холода;
характеристики оборудования отвода теплоты;
сведения о расположении измерительных приборов.

Учётные и режимные данные:

архивы электрического потребления;
профили мощности вентиляторов и холодильных установок при наличии;
фактические расходы воздуха;
температуры и влажность в характерных точках;
расходы и температуры холодоносителя;
данные о холодильной мощности;
режимы работы насосов;
настройки автоматического регулирования;
графики эксплуатации помещений;
наружные температурно-влажностные условия.

Схемы определяют границы энергетических потоков. Учёт показывает фактическое потребление. Режимные данные позволяют установить сопоставимость периодов. Инструментальные измерения помогают различить причины отклонений.

Какие инструментальные измерения необходимы

Объём измерений определяется особенностями системы и тем, какой энергетический механизм требуется проверить.

Для вентиляционного оборудования могут понадобиться:

расход воздуха;
давление и перепад давления;
температура и влажность воздуха;
активная электрическая мощность вентиляторов;
частота вращения при наличии регулирования;
положение заслонок;
продолжительность работы.

Для тепловой обработки воздуха:

параметры воздушного потока до и после обработки;
температура и влажность для определения энтальпии;
расход воздуха;
температура и расход теплоносителя или холодоносителя;
тепловая либо холодильная мощность секции;
режим работы регулирующего оборудования.

Для холодильной системы:

полезная холодопроизводительность;
электрическая мощность холодильной машины;
температуры и расходы холодоносителя;
параметры отвода теплоты;
режимы компрессорного и вспомогательного оборудования;
тепловые нагрузки подключённых потребителей;
временные профили работы.

Например, если цель — проверить эффективность охлаждения приточного воздуха, необходимо определить энергетическое состояние воздуха до и после воздухоохладителя и сопоставить его с холодопроизводительностью соответствующего контура.

Если задача связана с расходом электроэнергии холодильной машины, дополнительно необходимы данные о фактической холодильной нагрузке и условиях работы оборудования.

Как определить приоритет измерений

Не всегда требуется сразу измерять все показатели каждого оборудования. Вначале необходимо установить, на каком уровне возникает основная неопределённость.

Если неизвестен фактический воздухообмен, приоритетом становятся расходные измерения вентиляции.

Если расход воздуха известен, но отсутствуют температура и влажность до и после обработки, необходимо определить энергетическое изменение воздушного потока.

Если известна нагрузка воздухоохладителя, но неизвестно количество произведённого холода, требуется проверка холодильного контура.

Если холодильная мощность известна, но электрический учёт охватывает дополнительные нагрузки, необходимо уточнить границу электрических измерений.

Если оборудование работает в переменном режиме, необходимы согласованные временные ряды.

Практический порядок выбора измерений:

Определить наблюдаемое отклонение.
Установить границу, к которой относится показатель.
Выделить возможные причины.
Определить энергетические потоки, позволяющие различить эти причины.
Проверить доступность существующих данных.
Назначить дополнительные измерения только для недостающих величин.
Сопоставить результаты при известном режиме.
Отразить ограничения оставшейся оценки.

Такой подход позволяет сосредоточить обследование на механизме, который действительно влияет на техническое решение.

Почему результаты одного измерения нельзя переносить на весь сезон

Работа вентиляции и холодоснабжения может существенно изменяться в течение суток и года.

Воздушные нагрузки зависят от режима эксплуатации помещений. Нагрузка обработки воздуха — от наружных температуры и влажности. Холодильная нагрузка — от теплопоступлений и работы подключённых потребителей.

Например, эффективность холодильной машины, измеренная при высокой летней нагрузке, не обязательно соответствует её характеристикам в период частичной загрузки.

Аналогично электрическое потребление вентилятора при максимальном расходе воздуха не показывает расход за год при наличии нескольких режимов регулирования.

Для длительной оценки необходимо:

определить характерные режимы;
установить их продолжительность;
получить фактическую мощность в каждом режиме;
учесть наружные условия;
проверить изменение потребности помещений;
определить границы применимости измеренных показателей.

Если архивы отсутствуют, годовые выводы могут строиться только на расчётной модели с явным указанием её исходных предпосылок.

Как оценивать измерительную неопределённость

Измерительная неопределённость характеризует ограничения точности результата измерения и расчёта.

Для вентиляции и холодоснабжения она может возникать при определении расходов воздуха и жидкости, температуры, влажности, давления, электрической мощности и энергетических потоков.

Особенно важно учитывать её при расчёте разности больших величин.

Например, холодильная нагрузка может определяться по расходу воздуха и относительно небольшому изменению его энергетического состояния.

Если температурные и влажностные измерения недостаточно точны, результат может иметь существенную неопределённость.

При обследовании проверяют:

характеристики измерительных приборов;
правильность выбора точек измерения;
однородность и устойчивость воздушных потоков;
согласованность времени регистрации;
корректность использования теплофизических свойств сред;
полноту охвата потребителей;
возможные переходные процессы;
применимость расчётной модели.

Если рассчитанная разность сопоставима с неопределённостью измерений, нельзя уверенно объявлять её дополнительной энергетической потерей.

Необходимо уточнить измерения или ограничить выводы соответствующей степенью достоверности.

Какие технические решения можно обосновать после обследования

Выбор мероприятия зависит от того, какой механизм энергетических затрат подтверждён.

Если обнаружен необоснованный режим воздухообмена, дальнейшая проверка может касаться управления вентиляцией и соответствия расхода фактической потребности.

Если подтверждено повышенное сопротивление воздушного тракта, необходимо установить его причину и влияние на рабочую точку вентилятора.

Если выявлено отклонение тепловой обработки воздуха, исследуют характеристики соответствующих секций, температурные режимы и регулирование.

Если увеличилась холодильная нагрузка из-за наружного воздуха, требуется анализ фактического воздухообмена и условий подготовки приточного потока.

Если подтверждена энергетическая неэффективность холодильной машины при сопоставимых режимах, необходимо проверить технические параметры оборудования и условия холодильного цикла.

Если расхождение связано с распределением холода, исследуют соответствующие контуры и подключённых потребителей.

Если отсутствует раздельный учёт, первоначальным решением может быть организация дополнительных измерений.

При этом любое мероприятие должно сохранять необходимый воздухообмен, температурно-влажностные условия и технологические параметры.

Например, снижение расхода приточного воздуха нельзя считать энергетическим улучшением, если оно нарушает необходимые условия эксплуатации помещения.

Какие результаты позволяет получить энергетическое обследование

При достаточном объёме исходных данных результатом становится проверяемая энергетическая модель вентиляции и холодоснабжения, в которой отдельно определяются воздушные потоки, нагрузка тепловой обработки и производство холода.

Такая модель позволяет:

установить фактические границы вентиляционных и холодильных систем;
определить воздушные расходы и распределение потоков;
оценить электрические затраты вентиляторов;
сопоставить рабочие точки оборудования с требуемым воздухообменом;
рассчитать нагрузки нагрева и охлаждения воздуха при достаточных данных;
учесть изменение влажности при обработке воздушного потока;
оценить работу рекуперационного оборудования при его наличии;
определить фактическую холодильную мощность;
сопоставить холодопроизводительность с электрическим потреблением;
разделить нагрузки воздухоохладителей и других потребителей холода;
выделить электрические затраты вспомогательных систем;
проверить влияние наружных и внутренних условий;
определить причины отклонений, требующих дополнительного обследования;
выбрать приоритет инструментальных измерений;
подготовить исходные данные для оценки возможных технических мероприятий.

Итоговый результат должен показывать, какая часть потребления связана с необходимым воздухообменом, какая — с обработкой воздуха, а какая — с производством и распределением холода.

При этом расчётная разность между потоками не является автоматически доказательством неисправности либо величиной устранимых потерь.

Когда выводы остаются предварительными

Главное ограничение обследования возникает, если невозможно достоверно разделить воздухообмен, тепловую обработку воздуха и холодильную нагрузку.

Например:

Если неизвестен расход воздуха, нельзя количественно определить воздушную нагрузку только по температурным измерениям.
Если отсутствуют данные о влажности, оценка охлаждения и осушения может быть неполной.
Если не определены фактические параметры до и после теплообменника, невозможно проверить его тепловой результат.
Если неизвестна полезная холодопроизводительность, электрическая мощность холодильной машины не позволяет самостоятельно оценить её эффективность.
Если отсутствуют расходные данные холодоносителя, температурный перепад не определяет холодильную мощность.
Если несколько потребителей работают от общего источника холода, без дополнительного учёта нельзя уверенно распределить между ними нагрузку.
Если общий электросчётчик охватывает дополнительные системы, изменение показаний нельзя непосредственно отнести к вентиляции.
Если измерения относятся к различным режимам, энергетическое сопоставление может быть некорректным.
Если не учтены наружные температурно-влажностные условия, возможна неправильная интерпретация изменения холодильной нагрузки.
Если остаточная разность сопоставима с неопределённостью измерений, конкретный механизм потерь остаётся неподтверждённым.

В подобных ситуациях результат должен отдельно отражать:

фактически измеренные потоки;
подтверждённые рабочие режимы;
расчётные тепловые и холодильные нагрузки;
границы электрического и теплового учёта;
подтверждённые причины отклонений;
влияние смежных систем;
непроверенные технические гипотезы;
измерительную неопределённость;
данные, необходимые для окончательного вывода.

Отсутствие полной модели не доказывает, что система работает эффективно или неэффективно. Оно означает, что конкретный источник дополнительного потребления пока нельзя подтвердить.

Как подготовить вентиляцию и холодоснабжение к энергоаудиту

Подготовку начинают с актуализации схем воздушных потоков, тепловой обработки и производства холода.

Необходимо определить, какие вентиляционные установки обслуживают помещения, какие секции обеспечивают нагрев или охлаждение воздуха и какой источник холода подключён к соответствующим потребителям.

Затем собирают паспорта оборудования, архивы электрической энергии, данные о расходах воздуха, температурах, влажности и режимах работы.

Для подготовки обследования следует ответить на следующие вопросы:

Какие помещения и технологические зоны обслуживает вентиляция?
Каков необходимый и фактический воздухообмен?
Какие вентиляторы обеспечивают воздушные потоки?
Известны ли их фактические рабочие точки?
Какие секции выполняют нагрев, охлаждение и осушение?
Какие параметры воздуха доступны до и после обработки?
Используется ли рекуперация?
Как определяется холодильная нагрузка?
Какие холодильные машины и вспомогательные установки работают?
Как измеряется полезная холодопроизводительность?
Какие потребители подключены к общим контурам холодоснабжения?
Известны ли расходы и температуры холодоносителя?
Как разделяется электрическое потребление вентиляторов, компрессоров и насосов?
Какие режимы эксплуатации соответствуют максимальной, частичной и минимальной нагрузке?
Доступны ли синхронные временные ряды?
Какие дополнительные измерения необходимы для разделения энергетических потоков?

После проверки исходных данных выбирают репрезентативные режимы инструментального обследования.

Если задача связана с вентиляцией, определяют фактические расходы воздуха, давления и электрическое потребление вентиляторов.

Если исследуется тепловая обработка, измеряют температуру, влажность и расход воздушного потока до и после соответствующей секции.

Если проверяется холодоснабжение, устанавливают полезную холодильную мощность, электрические затраты и режим работы холодильного оборудования.

Если системы работают совместно, данные приводят к согласованным временным интервалам и строят общий баланс с разделением отдельных нагрузок.

Измерения и изменения режимов действующих систем выполняются с соблюдением требований безопасной эксплуатации. Снижение расхода воздуха, изменение холодильной мощности или настроек автоматики не должны нарушать необходимые условия микроклимата и технологические требования.

Главный результат энергетического обследования вентиляции и холодоснабжения — технически подтверждённое разделение воздушных и холодильных нагрузок. Оно позволяет установить, где электрическая энергия расходуется на необходимое перемещение воздуха, где формируется тепловая нагрузка обработки и где возникают затраты на производство холода.

Только после такого разделения можно обоснованно выбрать дальнейшее действие: проверку вентиляционного оборудования, анализ теплообменных процессов, обследование холодильной машины, уточнение регулирования или организацию дополнительных измерений.

Выберите направление обследования

Внутри категории необходимо различать конкретные системы, поскольку методы оценки и состав измерений для них отличаются.

Системы вентиляции — проверка фактического воздухообмена, сопротивления воздушных трактов, рабочих точек вентиляторов и электрических затрат на перемещение воздуха.
Системы кондиционирования воздуха — анализ температурно-влажностной обработки воздуха, режимов охлаждения и их связи с потреблением энергии.
Холодильные установки — оценка полезной холодопроизводительности, электрического потребления и влияния эксплуатационных условий на работу оборудования.

Если на объекте все три направления объединены в общий инженерный комплекс, их показатели сначала определяют в собственных энергетических границах, а затем связывают через общий баланс. Это предотвращает повторный учёт одних и тех же тепловых потоков и ошибочное отнесение нагрузки одной системы к другой.

Связанные направления

Другие классы объектов и инженерных систем представлены в разделе «Что обследуем».

Состав профессиональных работ по энергетическому обследованию вентиляционного, теплообменного и холодильного оборудования рассмотрен в услуге «Энергоаудит инженерных систем».

Подходы к разграничению подтверждённых энергетических потерь и режимных причин повышенного потребления представлены в направлении «Выявление потерь энергии в инженерных системах».