Системы кондиционирования

Энергетическое обследование систем кондиционирования позволяет установить, сколько электрической энергии расходуется на охлаждение воздуха, насколько фактическая холодопроизводительность соответствует нагрузке помещений и как последовательность включения компрессоров влияет на эффективность оборудования. Ключевые показатели проверки — фактический холодильный коэффициент, распределение нагрузки между компрессорами и энергетический баланс обработки воздуха.

Повышенное электропотребление системы кондиционирования не обязательно означает неисправность холодильного оборудования. Оно может быть связано с увеличением теплопоступлений, изменением температуры и влажности наружного воздуха, ростом вентиляционной нагрузки, работой компрессоров при частичной загрузке или изменением условий отвода теплоты.

Например, два режима могут обеспечивать одинаковую холодильную мощность, но различаться по электрическому потреблению из-за разного количества работающих компрессоров. В другой ситуации увеличение мощности компрессоров будет объясняться ростом действительной потребности в охлаждении, а не ухудшением эффективности.

Поэтому при энергоаудите необходимо одновременно определить полезную холодильную нагрузку, электрические затраты и фактическую последовательность работы компрессорного оборудования.

При обследовании систем кондиционирования в Тамбове и Тамбовской области программа проверки формируется по фактической схеме объекта, характеристикам холодильных установок, режимам эксплуатации помещений и доступности измерительных данных. Выводы о неэффективной последовательности включения компрессоров, технических дефектах и возможной экономии электроэнергии требуют количественного подтверждения.

Что определяет энергопотребление системы кондиционирования

Система кондиционирования поддерживает предусмотренные параметры воздушной среды. В зависимости от оборудования она может обеспечивать охлаждение, осушение, нагрев и другие операции обработки воздуха.

Энергетическая модель зависит от того, каким способом производится и передаётся холод.

На объекте могут использоваться отдельные кондиционеры, системы с несколькими внутренними блоками, центральные установки кондиционирования, холодильные машины с распределением холодоносителя или другие предусмотренные проектом решения.

При обследовании определяют основные энергетические составляющие:

Холодильная нагрузка помещений. Тепловая энергия, которую необходимо отвести для поддержания заданных условий.
Нагрузка обработки воздуха. Энергия, связанная с изменением температуры и влажности воздушного потока.
Холодопроизводительность оборудования. Количество теплоты, фактически отводимое системой за единицу времени.
Электрическое потребление компрессоров. Энергия, необходимая для работы соответствующей части холодильного цикла.
Электропотребление вспомогательного оборудования. При наличии включает вентиляторы, насосы и другие устройства выбранной энергетической границы.
Последовательность включения компрессоров. Определяет распределение холодильной нагрузки между работающими агрегатами.
Режим отвода теплоты. Влияет на условия работы холодильного оборудования.
Продолжительность работы. Определяет суммарное потребление энергии при различных нагрузках.

Эти составляющие необходимо анализировать совместно, но не смешивать.

Например, электрическая мощность компрессоров не равна полезной холодильной мощности. А изменение холодильной нагрузки воздухоохладителя не обязательно соответствует такому же изменению общего электрического потребления холодильной установки.

Фактический холодильный коэффициент: что показывает этот показатель

Холодильный коэффициент характеризует отношение полезной холодильной мощности к мощности, затрачиваемой на её получение в установленной энергетической границе.

Для оборудования, потребляющего электрическую энергию, фактический холодильный коэффициент определяется сопоставлением измеренной холодопроизводительности и соответствующей активной электрической мощности.

В простой форме:

Холодильный коэффициент = полезная холодильная мощность / потребляемая электрическая мощность.

При этом обе величины должны относиться к одному периоду и одной согласованной модели оборудования.

Например, если в знаменателе учитывается только компрессор, полученный показатель характеризует эффективность в границе, включающей соответствующее оборудование. Если дополнительно учитываются насосы, вентиляторы и другие устройства, показатель относится к более широкой системе.

Эти результаты нельзя непосредственно сравнивать без уточнения состава потребителей.

Для расчёта необходимо определить:

фактическую полезную холодопроизводительность;
активную электрическую мощность;
состав оборудования, охваченного измерением;
временной интервал;
температурные условия холодильного цикла;
степень загрузки оборудования;
количество работающих компрессоров;
устойчивость исследуемого режима.

Фактический холодильный коэффициент позволяет оценивать энергетические характеристики оборудования при конкретных условиях работы. Однако одно его значение не отражает автоматически эффективность всей системы кондиционирования за сезон.

Почему паспортный холодильный коэффициент отличается от фактического

Паспортные характеристики оборудования относятся к определённым условиям испытаний или расчётным режимам.

При реальной эксплуатации могут изменяться температура охлаждаемой среды, условия отвода теплоты, загрузка, режим регулирования и состав работающих компрессоров.

Поэтому фактический показатель может отличаться от паспортного даже при отсутствии технического дефекта.

На величину холодильного коэффициента влияют:

температура воздуха или холодоносителя на стороне охлаждения;
условия конденсации и отвода теплоты;
фактическая холодильная нагрузка;
режим частичной производительности;
количество работающих компрессоров;
способ изменения производительности;
работа вспомогательных устройств;
состояние теплообмена;
характер переходных процессов.

Например, при повышении температуры наружного воздуха могут одновременно увеличиваться нагрузка кондиционирования и изменяться условия работы оборудования, отводящего теплоту наружу.

В этом случае увеличение электрического потребления требует разделения двух факторов: изменения полезной холодильной нагрузки и изменения эффективности её производства.

Без данных о фактической холодопроизводительности такое разделение невозможно.

Как определить границу холодильного коэффициента

Перед расчётом необходимо определить, какие элементы входят в показатель.

В зависимости от задачи рассматривают несколько уровней.

Отдельный компрессор. Исследуется его электрическая нагрузка и участие в работе холодильного цикла.
Холодильная машина. Оцениваются полезная холодопроизводительность и электрическое потребление компонентов, включённых в установленную границу.
Холодильный центр. Дополнительно рассматривается совместная работа нескольких агрегатов и соответствующего вспомогательного оборудования.
Система распределения холода. Учитываются циркуляционные насосы, трубопроводы и подключённые потребители.
Комплекс кондиционирования. Исследуется связь производства холода, обработки воздуха и конечной холодильной нагрузки помещений.

Например, холодильный коэффициент отдельной машины может быть рассчитан без электроэнергии внешнего насоса циркуляции холодоносителя.

Для оценки всего комплекса эту дополнительную электрическую нагрузку необходимо рассмотреть отдельно и включить в соответствующую общую границу.

Поэтому прежде чем сравнивать различные установки, необходимо проверить одинаковость методики и состава учитываемого оборудования.

Как измерить полезную холодопроизводительность

Полезная холодопроизводительность — тепловая мощность, фактически отводимая от охлаждаемой среды.

Способ её определения зависит от технической схемы.

Если используется жидкостный контур холодоносителя, холодопроизводительность может определяться по массовому расходу жидкости и изменению её удельной энтальпии.

Удельная энтальпия характеризует энергетическое состояние вещества. При применимых условиях изменение энтальпии определяется через температуры и теплофизические характеристики конкретного холодоносителя.

Для жидкостной системы проверяют:

тип холодоносителя;
его фактический состав, если это раствор;
массовый или объёмный расход;
температуру на входе в охлаждающий аппарат;
температуру на выходе;
временную согласованность измерений;
наличие дополнительных ответвлений;
соответствие измерительной границы исследуемому оборудованию.

Для системы непосредственного охлаждения воздуха может потребоваться оценка энергетического изменения воздушного потока. Если одновременно происходит осушение, необходимо учитывать изменение влагосодержания.

Нельзя определять полную холодильную нагрузку влажного воздуха только по температурному перепаду, если изменение влажности существенно.

Как воздушная нагрузка связана с холодильным коэффициентом

Охлаждение воздуха представляет собой один из основных способов использования холодильной мощности в системах кондиционирования.

Однако количество энергии, которое требуется отвести, зависит от состояния воздуха и его расхода.

Например, приточная установка может обрабатывать наружный воздух с различными температурой и влажностью.

При одинаковой температуре наружного воздуха холодильная нагрузка может отличаться вследствие неодинакового влагосодержания.

Для энергетической модели необходимы:

фактический расход воздуха;
температура и влажность до обработки;
температура и влажность после обработки;
наличие смешения наружного и рециркуляционного воздуха;
фактический режим воздухоохладителя;
температуры и расход холодоносителя при наличии жидкостного контура;
продолжительность режима.

По этим данным определяется соответствующая нагрузка обработки воздуха.

Затем её необходимо сопоставить с полезной холодопроизводительностью источника.

Если источник холода обслуживает несколько установок, нагрузку одного воздухоохладителя нельзя принимать за полную холодопроизводительность всей системы.

Как правильно построить баланс воздухообмена, холода и обработки воздуха

Для систем кондиционирования важны три взаимосвязанных баланса.

Баланс воздухообмена показывает, сколько воздуха поступает, удаляется и перемещается между обслуживаемыми помещениями.

Баланс обработки воздуха определяет изменение энергетического состояния воздушного потока при охлаждении, осушении и других предусмотренных процессах.

Баланс производства холода связывает суммарную холодильную нагрузку потребителей с холодопроизводительностью источника и электрическими затратами.

Практическая последовательность:

Устанавливают фактическую схему движения воздуха.
Определяют расходы наружного, приточного и других существенных воздушных потоков.
Измеряют температуру и влажность до и после обработки.
Определяют холодильную нагрузку воздухоохладителей.
Выявляют другие потребители общего источника холода.
Измеряют фактическую холодопроизводительность.
Определяют электрическое потребление холодильного оборудования.
Проверяют последовательность и режимы работы компрессоров.
Рассчитывают холодильный коэффициент в согласованной границе.
Оценивают балансовую разность и измерительную неопределённость.

Например, если измеренная холодопроизводительность источника превышает сумму нагрузок известных воздухоохладителей, необходимо проверить другие подключения и границы измерений.

Остаточную разность нельзя автоматически объявлять потерями распределительной системы без подтверждения всех существенных потоков.

Почему последовательность компрессоров влияет на эффективность

Если холодильная система включает несколько компрессоров, её производительность может регулироваться изменением количества работающих агрегатов и их индивидуальной загрузки.

Последовательность включения компрессоров — порядок подключения, отключения и распределения нагрузки между компрессорами в зависимости от фактической потребности в холоде.

При одинаковой общей холодильной нагрузке возможны разные сочетания работающего оборудования.

Например, часть нагрузки может обеспечиваться одним компрессором с регулируемой производительностью либо несколькими компрессорами, работающими в другом режиме.

Какой вариант энергетически предпочтительнее, зависит от характеристик конкретных агрегатов и условий холодильного цикла.

Поэтому нельзя утверждать, что работа одного компрессора всегда экономичнее работы двух или что равномерное распределение нагрузки всегда обеспечивает наибольшую эффективность.

Для сравнения необходимы измеренные показатели при сопоставимой полезной нагрузке.

Какие данные нужны для проверки последовательности компрессоров

Для каждого компрессора необходимо установить фактическое состояние и участие в обеспечении общей холодильной нагрузки.

В зависимости от оборудования собирают:

паспортные характеристики компрессоров;
предусмотренные способы изменения производительности;
сигналы включения и отключения;
фактическую электрическую мощность;
степень загрузки или другой доступный режимный показатель;
время работы;
частоту пусков и остановок;
температурные условия холодильного цикла;
общую холодопроизводительность системы;
сведения о работе вспомогательного оборудования.

Если оборудование оснащено системой автоматического управления, полезны архивы состояний компрессоров и управляющих заданий.

Например, в период частичной нагрузки можно определить, какие агрегаты работали и как распределялось электрическое потребление.

Но сами данные о включении не показывают фактический холодильный коэффициент. Для этого необходима полезная холодопроизводительность за соответствующий период.

Как сравнивать разные сочетания работающих компрессоров

Для корректного сравнения необходимо обеспечить сопоставимость холодильной нагрузки и условий работы.

Например, один режим может включать два компрессора при высокой наружной температуре, а другой — один компрессор при более благоприятных условиях.

Если в первом режиме электрическое потребление выше, это не доказывает неэффективность последовательности включения.

Возможно, различие вызвано температурой конденсации, большей холодильной нагрузкой или другими условиями.

Сравнение проводят по следующим параметрам:

полезная холодильная мощность;
электрическое потребление;
состав работающих компрессоров;
степень загрузки каждого агрегата;
температурные условия охлаждения и отвода теплоты;
вспомогательные нагрузки;
продолжительность установившегося режима;
наличие переходных процессов.

По возможности выделяют периоды со сходной холодильной нагрузкой и сопоставимыми температурными условиями.

Если таких периодов в архивах нет, сравнение может выполняться по обоснованной расчётной модели, но его результаты должны быть обозначены как расчётные.

Рабочая точка компрессора: что необходимо учитывать

Рабочая точка компрессора в энергетической модели определяется сочетанием параметров холодильного цикла и фактической производительности, при котором он работает.

Для практической оценки значение имеют условия на стороне испарения и конденсации, загрузка и потребляемая мощность.

Например, один компрессор может обеспечивать разные значения холодопроизводительности и электрического потребления при изменении температурных условий.

Поэтому паспортная электрическая мощность не является универсальной характеристикой его работы во всех режимах.

При обследовании проверяют:

фактическое состояние агрегата;
условия испарения и конденсации в применимой технической модели;
способ регулирования производительности;
электрическую нагрузку;
состав одновременно работающих компрессоров;
реальную холодильную нагрузку системы;
устойчивость исследуемого режима.

Изменение рабочего режима не следует автоматически считать дефектом.

Для технического вывода необходимо сопоставить измерения с характеристиками конкретного оборудования и условиями эксплуатации.

Частичная нагрузка: почему она особенно важна

Система кондиционирования редко работает всё время при максимальной холодильной нагрузке.

В течение суток и сезона изменяются наружные условия, занятость помещений, солнечные и внутренние теплопоступления.

Поэтому значительная часть электрического потребления может формироваться в режимах частичной холодопроизводительности.

Для оценки необходимо установить:

диапазон фактической холодильной нагрузки;
продолжительность характерных уровней загрузки;
количество компрессоров в каждом режиме;
способ регулирования их производительности;
холодильный коэффициент при соответствующей нагрузке;
влияние температуры наружного воздуха;
работу насосов и другого вспомогательного оборудования.

Например, если два компрессора часто работают при небольшой общей нагрузке, появляется основание проверить, насколько энергетически оправдано такое распределение.

Но окончательный вывод требует сравнения с технически допустимыми альтернативными режимами.

Нельзя предполагать, что отключение одного агрегата обязательно обеспечит экономию: оставшийся компрессор может перейти в менее эффективную рабочую точку либо не обеспечить необходимую производительность.

Как определить влияние пусков и остановок

Последовательность компрессоров характеризуется не только количеством работающих агрегатов, но и частотой их включения и отключения.

При изменении холодильной нагрузки возможны переходные процессы, в течение которых энергетические характеристики отличаются от установившегося режима.

Для анализа исследуют:

частоту пусков;
продолжительность работы между пусками;
электрическое потребление в соответствующих интервалах;
динамику полезной холодопроизводительности;
реакцию управляющей системы;
температурные условия до и после переключения;
наличие технических ограничений на частоту пусков.

Например, кратковременное увеличение электрической мощности при запуске не определяет автоматически значительный прирост потреблённой электроэнергии за длительный период.

Энергия зависит от мощности и продолжительности события.

Для оценки необходим временной профиль, позволяющий отделить переходные участки от установившейся работы.

При этом изменение последовательности компрессоров должно соответствовать ограничениям оборудования по безопасной и надёжной эксплуатации.

Как проверить алгоритм автоматического включения компрессоров

Автоматика может определять количество работающих компрессоров по температуре холодоносителя, давлению, холодильной нагрузке или другим предусмотренным параметрам.

Для энергоаудита важно установить фактическую связь между управляющим сигналом и энергетическим результатом.

Проверяются:

какой параметр используется для управления;
какие заданы пороги или условия переключений;
в какой последовательности включаются агрегаты;
каковы фактические задержки и ограничения;
как изменяется холодильная нагрузка;
какой холодильный коэффициент достигается в соответствующих режимах;
обеспечиваются ли необходимые параметры охлаждения;
есть ли сведения о нарушениях или ограничениях работы.

Например, при снижении нагрузки автоматика может оставить несколько компрессоров в работе, если это предусмотрено алгоритмом.

Для оценки энергетической обоснованности необходимо установить, соответствует ли такая последовательность характеристикам оборудования и текущим условиям.

Нельзя объявлять алгоритм неэффективным только потому, что одновременно включено несколько компрессоров.

Как отделить влияние компрессоров от изменения наружных условий

Для оборудования, отводящего теплоту наружному воздуху, температура внешней среды может существенно влиять на условия конденсации.

Одновременно наружная температура и влажность воздействуют на холодильную нагрузку кондиционируемых помещений и приточного воздуха.

Следовательно, один погодный фактор способен влиять на обе стороны энергетического баланса.

Например, в жаркий период может увеличиться необходимая холодопроизводительность и измениться электрическая мощность компрессоров.

Чтобы отделить эти влияния, необходимо сопоставить:

наружную температуру;
влажность при её существенном влиянии;
полезную холодильную нагрузку;
температурные условия работы холодильной машины;
количество компрессоров;
режим их загрузки;
фактическое электрическое потребление.

Если сравниваемые периоды имеют разные наружные условия, прямое сопоставление холодильного коэффициента требует проверки применимости такого сравнения.

При необходимости используются данные сходных режимов или обоснованная модель влияния температурных условий.

Как отделить влияние компрессоров от нагрузки вентиляции

Если система кондиционирования обрабатывает наружный воздух, изменение воздухообмена может влиять на нагрузку охлаждения.

Например, приточная установка увеличила расход наружного воздуха, вследствие чего воздухоохладителю потребовалась дополнительная холодильная мощность.

После этого автоматика холодильного центра включила ещё один компрессор.

В такой ситуации появление дополнительного работающего агрегата может быть технически обоснованной реакцией на изменение нагрузки.

Для проверки необходимо:

Установить изменение расхода приточного воздуха.
Определить состояние воздуха до охлаждения.
Измерить температуру и влажность после обработки.
Рассчитать холодильную нагрузку воздухоохладителя.
Проверить другие нагрузки холодильного центра.
Зафиксировать последовательность компрессоров.
Определить общую холодопроизводительность.
Сопоставить электрическое потребление.
Оценить фактический холодильный коэффициент.

Если холодильная нагрузка выросла, нельзя весь прирост электрического потребления считать следствием неоптимальной последовательности компрессоров.

Необходимо сначала отделить влияние нагрузки от эффективности работы оборудования.

Как учитывать солнечные и внутренние теплопоступления

Холодильная нагрузка помещений формируется несколькими источниками.

К ним могут относиться солнечные теплопоступления, тепло от людей, освещения, оборудования и другие нагрузки, определяемые назначением объекта.

При обследовании необходимо установить:

фактический режим использования помещений;
условия наружной среды;
изменение солнечных теплопоступлений;
работу внутренних источников тепла;
температурные задания системы кондиционирования;
показатели нагрузки охлаждения;
взаимодействие с вентиляцией.

Например, увеличение электрического потребления в дневные часы может быть связано с повышением внутренней холодильной нагрузки.

Но только совпадение времени включения оборудования и роста потребления компрессоров не устанавливает величину этого влияния.

Для количественной проверки необходимы данные по фактическому охлаждению и соответствующим режимам.

Температура и влажность: почему их нельзя анализировать раздельно

Кондиционирование может включать как охлаждение воздуха, так и изменение его влажностного состояния.

При осушении влажного воздуха часть холодильной нагрузки связана с изменением содержания водяного пара.

Поэтому два режима с одинаковой температурой воздуха на выходе могут требовать различного количества холода.

При обследовании рассматривают:

массовый расход воздуха;
температуру на входе и выходе;
влажность до и после обработки;
фактическую работу воздухоохладителя;
режим дополнительного нагрева, если он предусмотрен;
связь с холодильным центром.

Если влажностные параметры отсутствуют, холодильная нагрузка может быть оценена не полностью.

В таком случае нельзя уверенно использовать её в расчёте фактического холодильного коэффициента всего комплекса.

Как раздельно анализировать холодопроизводительность и комфорт

Система кондиционирования должна обеспечивать необходимые параметры помещений. Однако достижение заданной температуры не является самостоятельным показателем энергетической эффективности.

Например, две установки могут поддерживать одинаковую температуру воздуха, но потреблять разное количество электроэнергии.

Для оценки необходимо одновременно проверить:

температурные и влажностные параметры обслуживаемых помещений;
фактическую холодильную нагрузку;
производительность оборудования;
электрическое потребление;
режим компрессоров;
работу вентиляции;
время поддержания соответствующих условий.

Также нельзя считать снижение электрической мощности положительным результатом, если оборудование перестало обеспечивать необходимые параметры воздушной среды.

Поэтому энергетическое сравнение выполняется при подтверждённой функциональной сопоставимости режимов.

Какие режимы необходимы для достоверного обследования

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

Для оценки последовательности компрессоров необходимо охватить не только максимальную нагрузку, но и характерные периоды частичной производительности.

В зависимости от фактической системы анализируются:

Низкая холодильная нагрузка. Позволяет проверить работу минимального числа агрегатов и доступные способы регулирования.
Средняя нагрузка. Используется для исследования переходов между сочетаниями компрессоров.
Высокая нагрузка. Позволяет оценить совместную работу оборудования при интенсивном охлаждении.
Установившийся режим. Необходим для сопоставления холодопроизводительности и электрической мощности.
Переходный режим. Позволяет исследовать пуски, остановки и работу автоматики.
Изменение наружных условий. Используется для разделения погодного влияния и эффективности оборудования.
Изменение нагрузки вентиляции. Помогает установить связь обработки воздуха с последовательностью компрессоров.
Период минимального использования помещений. Позволяет исследовать сохраняющиеся холодильные и электрические нагрузки.

Измерение только при максимальной производительности не позволяет достоверно определить сезонный энергетический результат.

Для него необходима информация о продолжительности каждого характерного режима.

Как рассчитать холодильный коэффициент за длительный период

Для установленного режима холодильный коэффициент может определяться по отношению мощностей.

При оценке длительного периода необходимо учитывать изменение холодопроизводительности и электрического потребления во времени.

Корректным подходом является сопоставление суммарной полезно произведённой холодильной энергии с электрической энергией, потреблённой в той же границе за соответствующий период.

Для этого необходимо:

Определить границу оборудования.
Получить временной профиль холодильной мощности.
Получить временной профиль электрической мощности.
Проверить согласованность интервалов.
Установить работу компрессоров в каждом периоде.
Учесть переходные режимы.
Определить суммарную холодильную энергию.
Определить соответствующий расход электроэнергии.
Рассчитать интегральный показатель для установленной границы.

Важно, что простое арифметическое среднее нескольких мгновенных холодильных коэффициентов не обязательно равно отношению суммарной холодильной энергии к суммарному электрическому потреблению.

Если режимы имеют разную продолжительность и электрическую нагрузку, необходимо использовать энергетически согласованное суммирование.

Как проверить, не скрывает ли общий коэффициент неэффективный режим

Интегральный холодильный коэффициент показывает общий результат за период, но может не раскрывать причины его формирования.

Например, система может работать эффективно при высокой нагрузке и иметь менее благоприятные показатели в периоды частичной загрузки.

Если эти режимы различаются по продолжительности, общий коэффициент будет зависеть от их распределения.

Для профессионального анализа полезно дополнительно сформировать режимную таблицу:

диапазон холодильной нагрузки;
количество работающих компрессоров;
их фактическая загрузка;
условия охлаждения и отвода теплоты;
полезная холодильная мощность;
электрическая мощность;
холодильный коэффициент;
продолжительность режима;
вклад режима в суммарное энергопотребление.

Такая модель позволяет определить, какие сочетания компрессоров формируют существенную долю электрических затрат.

При этом высокий расход энергии в определённом режиме ещё не означает его неэффективность: возможно, именно в этот период производится основная часть необходимого холода.

Как проверить смешанный режим нескольких компрессоров

Смешанный режим возникает, когда несколько агрегатов одновременно работают с разной загрузкой, а холодильная нагрузка и внешние условия изменяются.

Например, один компрессор может работать в базовом режиме, второй подключаться при повышении нагрузки, а третий использоваться только при определённых условиях.

Если общий холодильный коэффициент ухудшается, требуется установить причину.

Проверка выполняется последовательно:

Фиксируют общую холодильную нагрузку.
Определяют состав работающих компрессоров.
Собирают их индивидуальные режимные данные.
Измеряют общее электрическое потребление.
Проверяют температурные условия холодильного цикла.
Устанавливают влияние насосов и другого вспомогательного оборудования.
Сопоставляют режим с близкими по нагрузке состояниями.
Определяют изменение фактического холодильного коэффициента.
Оценивают возможные альтернативные сочетания только в пределах технически допустимой работы.

Если отсутствует индивидуальный электрический учёт компрессоров, но известны их состояния и общее потребление, можно исследовать интегральную эффективность системы.

Однако количественное распределение электрической энергии между агрегатами потребует дополнительных измерений или обоснованной модели.

Нельзя произвольно делить общее потребление поровну между работающими компрессорами.

Как отличить неоптимальную последовательность от технического дефекта

Снижение фактического холодильного коэффициента может объясняться как алгоритмом управления, так и изменением состояния оборудования.

Однако оно также может быть полностью или частично обусловлено условиями эксплуатации.

Возможные версии:

Изменилось распределение нагрузки между компрессорами. Требуется проверить последовательность включения и фактическую загрузку.
Изменились температурные условия холодильного цикла. Необходимо сопоставить параметры охлаждения и отвода теплоты.
Возросла холодильная нагрузка. Изменение электрического потребления может соответствовать объективной потребности.
Изменился режим вентиляции. Дополнительный наружный воздух мог увеличить нагрузку охлаждения и осушения.
Изменилось потребление вспомогательных устройств. Общая электрическая граница могла включать дополнительные нагрузки.
Возникло техническое отклонение холодильного оборудования. Требуется отдельная проверка параметров агрегата в сопоставимом режиме.
Данные измерений недостаточно согласованы. Несинхронные показатели могут исказить коэффициент.

Для подтверждения неоптимальной последовательности необходимо показать, что при сопоставимой холодильной нагрузке и температурных условиях технически допустимое иное сочетание агрегатов обеспечивает лучший энергетический результат.

Без такого сравнения вывод о неправильном порядке работы компрессоров остаётся предположением.

Как исключить влияние измерительного контура

При расчёте холодильного коэффициента могут сопоставляться данные различных приборов и информационных систем.

Например, электрическая энергия регистрируется на вводе холодильного центра, а холодопроизводительность определяется по датчикам температуры и расхода в общем контуре.

Для их сопоставления необходимо подтвердить соответствие границ.

Проверяются:

расположение электрических счётчиков;
состав подключённых электрических потребителей;
расположение датчиков холодоносителя;
наличие ответвлений между контрольными точками;
временные отметки архивов;
корректность расчёта холодильной мощности;
используемые характеристики рабочей среды;
пропуски измерений;
состояние системы при переключениях компрессоров.

Например, если общий электрический счётчик учитывает компрессоры и насосы, а сравнение выполняется с паспортным коэффициентом только компрессорной части, результат будет методически несопоставим.

Также ошибку может создать расчёт холодопроизводительности по температурному перепаду без учёта фактического расхода.

Поэтому проверка измерительной модели предшествует оценке технических причин.

Какие документы необходимы для энергоаудита кондиционирования

Исходные материалы должны позволять восстановить взаимодействие воздушных нагрузок, холодильного оборудования и автоматического управления.

Технические схемы и характеристики:

схемы систем кондиционирования;
схемы вентиляции и обработки воздуха;
схемы холодильных контуров;
схемы распределения холодоносителя при наличии;
паспорта холодильных машин;
характеристики компрессоров;
сведения о способах регулирования производительности;
паспорта вентиляторов и насосов;
схемы электрического питания;
сведения о расположении приборов учёта.

Данные автоматического управления:

алгоритмы последовательности включения компрессоров;
параметры регулирования холодильной мощности;
архивы пусков и остановок;
данные о загрузке агрегатов;
температурные задания;
журналы событий;
сведения об изменении настроек;
предусмотренные ограничения работы оборудования.

Учётные и эксплуатационные данные:

архивы электрической мощности и энергии;
данные о полезной холодопроизводительности;
температуры и расходы холодоносителя;
температура и влажность воздуха до и после обработки;
воздушные расходы;
температурные условия отвода теплоты;
режимы работы подключённых потребителей;
наружные метеорологические параметры;
графики эксплуатации помещений;
результаты предыдущих измерений при наличии.

Схемы задают границы потоков. Учётные данные показывают их величину. Режимные материалы устанавливают последовательность работы оборудования и условия сопоставления. Инструментальные измерения позволяют различить влияние нагрузки, регулирования и технического состояния агрегатов.

Какие инструментальные измерения необходимы

Для расчёта фактического холодильного коэффициента и проверки последовательности компрессоров требуется согласованный набор электрических, тепловых и режимных параметров.

При обследовании могут измеряться:

Полезная холодильная мощность. Основная величина для оценки результата производства холода.
Активная электрическая мощность. Характеризует фактические затраты оборудования в выбранной границе.
Температуры холодоносителя. Используются при расчёте холодильного потока в жидкостном контуре.
Расход холодоносителя. Необходим для количественного определения холодопроизводительности.
Температура и влажность воздуха. Позволяют оценить нагрузку обработки воздуха.
Расход воздуха. Необходим для воздушного энергетического баланса.
Состояния компрессоров. Показывают последовательность включения и фактический состав работающих агрегатов.
Степень загрузки компрессоров. Используется для интерпретации частичных режимов.
Температурные параметры холодильного цикла. Помогают оценить влияние рабочих условий.
Мощность вспомогательного оборудования. Необходима при оценке более широкой энергетической границы.
Временные отметки. Обеспечивают согласование измерений и последовательности событий.

Например, измерение электрической мощности компрессора без определения полезной холодильной нагрузки не позволяет рассчитать фактический холодильный коэффициент.

А данные о температуре холодоносителя без его расхода не позволяют количественно установить холодильную мощность.

Как определить приоритет дополнительных измерений

Не всегда требуется сразу устанавливать приборы на каждом компрессоре и во всех воздушных контурах.

Сначала необходимо установить, какая информация отсутствует для проверки основного критерия.

Если неизвестна полезная холодопроизводительность, приоритетом становятся измерения на стороне охлаждаемой среды.

Если холодопроизводительность известна, но не выделено электрическое потребление холодильного оборудования, необходимо уточнить электрическую границу.

Если общий холодильный коэффициент рассчитан, но неизвестна последовательность компрессоров, требуются архивы состояний и загрузки агрегатов.

Если последовательность известна, но режимы различаются по наружным условиям, необходимы температурные данные холодильного цикла.

Если изменение нагрузки может быть связано с вентиляцией, требуется измерение расхода и энергетического состояния воздуха.

Если источник холода обслуживает несколько потребителей, необходимо определить их вклад либо границу общей нагрузки.

Таким образом, измерительная программа строится по последовательности: холодильная нагрузка — электрические затраты — режим компрессоров — условия сопоставления.

Как оценивать измерительную неопределённость

Измерительная неопределённость характеризует ограничения точности результата измерения и расчёта.

Для холодильного коэффициента она особенно важна, поскольку показатель определяется отношением двух величин, каждая из которых имеет собственную неопределённость.

При проверке учитывают:

точность измерения электрической мощности;
точность расходомеров холодоносителя;
точность температурных датчиков;
корректность характеристик рабочей среды;
достоверность измерений влажного воздуха;
синхронность архивов;
переходные процессы при переключениях компрессоров;
полноту энергетических границ;
неучтённые вспомогательные нагрузки.

Например, если расчётное различие холодильных коэффициентов двух вариантов невелико по сравнению с неопределённостью измерений, нельзя уверенно объявлять один вариант более экономичным.

В такой ситуации требуется дополнительная проверка либо более длительный период сопоставимых наблюдений.

Измерительная неопределённость не заменяет технического анализа. Она определяет, насколько уверенно можно использовать полученный результат для выбора мероприятия.

Как проверить причинную связь между последовательностью компрессоров и расходом электроэнергии

Для подтверждения причинной связи необходимо показать, что изменение состава работающих агрегатов влияет на электрические затраты при сопоставимой полезной холодильной нагрузке и условиях холодильного цикла.

Проверка выполняется последовательно:

Определяют общую холодильную нагрузку.
Фиксируют текущую последовательность компрессоров.
Получают электрическую мощность в установленной границе.
Рассчитывают фактический холодильный коэффициент.
Определяют температурные условия и загрузку оборудования.
Выбирают сопоставимый период с другим сочетанием агрегатов, если он существует.
Проверяют различия во вспомогательных нагрузках.
Сопоставляют энергетические показатели.
Оценивают влияние измерительной неопределённости.
Устанавливают, подтверждён ли механизм или необходима дополнительная проверка.

Например, если при близкой холодильной нагрузке и сопоставимых условиях одно сочетание компрессоров устойчиво потребляет меньше электрической энергии, появляется основание для изучения соответствующего алгоритма управления.

Но прежде чем рекомендовать изменение последовательности, необходимо подтвердить его техническую допустимость, обеспечение необходимой производительности и ограничения по пускам и остановкам.

Какие мероприятия можно рассматривать после обследования

Техническое решение выбирается по подтверждённому механизму повышенного энергопотребления.

Если выявлено нерациональное распределение нагрузки между компрессорами, может рассматриваться проверка последовательности включения и алгоритма регулирования производительности.

Если холодильный коэффициент зависит от неблагоприятных температурных условий, необходимо исследовать режимы соответствующих теплообменных и вспомогательных систем.

Если увеличилась нагрузка обработки воздуха, требуется проверить фактический воздухообмен, температуру и влажность воздушного потока.

Если общий источник холода обслуживает дополнительные потребители, необходимо разделить их нагрузки до выбора мероприятия.

Если выявлено отклонение работы отдельного компрессора при сопоставимых условиях, проводится дополнительная техническая проверка агрегата.

Если существующий учёт не позволяет рассчитать холодильный коэффициент, первоначальным действием становится получение необходимых измерений.

Возможный энергетический эффект рассчитывают с учётом фактической продолжительности режимов и всех изменяющихся электрических нагрузок.

Изменение алгоритмов управления не должно нарушать надёжность работы оборудования и необходимые параметры кондиционирования.

Как оценить ожидаемую экономию от изменения последовательности компрессоров

Для обоснования мероприятия необходимо сравнить исходную и предполагаемую работу оборудования при одной и той же потребности в холоде.

При этом важно учитывать, что в течение сезона холодильная нагрузка меняется.

Расчёт строится по характерным диапазонам загрузки:

Определяют распределение холодильной нагрузки во времени.
Устанавливают действующую последовательность компрессоров для каждого диапазона.
Определяют фактическое электрическое потребление.
Рассчитывают холодильный коэффициент.
Формируют технически допустимые альтернативные сочетания агрегатов.
Оценивают электрические затраты альтернативного режима при сопоставимой нагрузке.
Учитывают вспомогательное оборудование.
Проверяют влияние пусков, остановок и эксплуатационных ограничений.
Умножают разность мощностей на применимую продолжительность соответствующих режимов.
Оценивают суммарный результат и его неопределённость.

Например, даже если альтернативная последовательность обеспечивает более благоприятный холодильный коэффициент при одной нагрузке, общий сезонный эффект может быть небольшим, если данный режим встречается редко.

И наоборот, сравнительно небольшое снижение электрической мощности при продолжительном режиме частичной загрузки может иметь существенное значение для суммарного энергопотребления.

Поэтому энергетический приоритет определяется совместно величиной изменения мощности и временем работы.

Как подтвердить результат после изменения управления

Если после обследования выполнено технически обоснованное изменение последовательности компрессоров, необходимо проверить фактический энергетический результат.

Для этого сопоставляют режимы до и после изменения.

Обязательными условиями являются:

сопоставимая полезная холодильная нагрузка;
учёт наружных и температурных условий;
одинаковая энергетическая граница;
измеренные электрические затраты;
достоверные данные о составе работающих компрессоров;
проверка обеспечения необходимых параметров кондиционирования;
учёт переходных режимов;
оценка измерительной неопределённости.

Если после изменения автоматики снизилась электрическая мощность, но одновременно уменьшилась холодопроизводительность, нельзя непосредственно считать всю разность достигнутой экономией.

Необходимо определить, обеспечивает ли новый режим ту же функциональную задачу.

Если холодильная нагрузка и условия сопоставимы, изменение фактического холодильного коэффициента может использоваться как один из показателей подтверждённого результата.

Какие результаты позволяет получить энергоаудит кондиционирования

При достаточном объёме исходных данных формируется проверяемая энергетическая модель системы кондиционирования, связывающая полезную холодильную нагрузку, фактический холодильный коэффициент и последовательность работы компрессоров.

Она позволяет:

установить фактические границы системы кондиционирования;
определить воздушные и холодильные нагрузки;
проверить баланс обработки воздуха;
рассчитать полезную холодопроизводительность;
определить активное электрическое потребление;
рассчитать фактический холодильный коэффициент;
оценить показатели при различных нагрузках;
восстановить последовательность включения компрессоров;
установить распределение нагрузки между агрегатами;
разграничить влияние наружных условий и алгоритмов управления;
определить вклад вспомогательного оборудования;
сопоставить энергетические показатели различных сочетаний компрессоров;
выявить режимы, требующие дополнительной проверки;
определить приоритет инструментальных измерений;
подготовить исходные данные для расчёта возможных мероприятий.

Наиболее важным результатом является не одно значение холодильного коэффициента, а объяснение условий, в которых оно получено.

Показатель должен быть связан с полезной холодильной нагрузкой, работой компрессоров, температурными параметрами и соответствующей электрической границей.

Когда выводы остаются предварительными

Главное ограничение энергетического обследования систем кондиционирования связано с невозможностью подтвердить фактический холодильный коэффициент и влияние последовательности компрессоров без согласованных данных о полезном холоде и электрических затратах.

Например:

Если известна только электрическая мощность компрессоров, нельзя определить фактический холодильный коэффициент без холодопроизводительности.
Если известны температуры холодоносителя, но отсутствует расход, количественная оценка холодильной мощности ограничена.
Если охлаждается влажный воздух, но не измерена влажность, расчёт воздушной холодильной нагрузки может быть неполным.
Если отсутствуют архивы включения компрессоров, невозможно надёжно восстановить их последовательность.
Если неизвестна загрузка агрегатов, трудно различить режимы частичной производительности.
Если сравниваемые периоды имеют разные температурные условия, изменение холодильного коэффициента нельзя автоматически приписать алгоритму включения.
Если общий электрический счётчик включает вспомогательные установки, нельзя непосредственно оценить только компрессорную часть.
Если источник холода обслуживает несколько потребителей, невозможно уверенно связать общую нагрузку с одной системой кондиционирования без дополнительного баланса.
Если данные не синхронизированы, расчётный коэффициент может не соответствовать фактическому режиму.
Если результат сопоставим с измерительной неопределённостью, различие между последовательностями компрессоров остаётся неподтверждённым.

В подобных случаях необходимо отдельно указать фактически измеренные величины, расчётные показатели, подтверждённые механизмы и технические гипотезы.

Отсутствие достаточных данных не доказывает неэффективность или исправность оборудования. Оно ограничивает возможность установить причину изменения электрического потребления.

Как подготовить систему кондиционирования к энергоаудиту

Подготовку начинают с уточнения фактической схемы охлаждения и состава подключённых потребителей.

Необходимо определить, какие установки кондиционирования работают на объекте, как производится холод, какие компрессоры используются и где проходят границы электрического и холодильного учёта.

Затем собирают режимные архивы, параметры работы оборудования и данные о нагрузках.

Перед обследованием следует ответить на следующие вопросы:

Какие помещения и технологические зоны обслуживает система?
Как определяется фактическая холодильная нагрузка?
Есть ли общий источник холода?
Какие компрессоры входят в состав холодильной установки?
Как регулируется их производительность?
В какой последовательности включаются агрегаты?
Доступны ли данные о продолжительности их работы?
Можно ли определить фактическую полезную холодопроизводительность?
Где измеряется электрическое потребление компрессоров?
Какие вспомогательные нагрузки входят в общий учёт?
Какие параметры наружного воздуха влияют на работу системы?
Доступны ли температуры и расходы холодоносителя?
Измеряются ли температура и влажность воздуха до и после обработки?
Какие периоды характеризуют низкую, среднюю и высокую холодильную нагрузку?
Есть ли сопоставимые режимы с разными сочетаниями компрессоров?
Какие дополнительные измерения необходимы для расчёта холодильного коэффициента?

После анализа исходной информации формируют программу инструментального обследования.

Для оценки холодильного коэффициента определяют полезную холодопроизводительность и активное электрическое потребление за согласованные интервалы.

Для проверки последовательности компрессоров собирают архивы состояний, загрузки и переключений оборудования.

Для отделения воздушной нагрузки измеряют расход воздуха, температуру и влажность до и после обработки.

Для проверки влияния смежных систем устанавливают остальные холодильные нагрузки и электрические потребители общей энергетической границы.

Настройки компрессоров, изменение последовательности включения и другие воздействия на действующее оборудование должны выполняться с соблюдением требований безопасной эксплуатации и ограничений производителя. Энергетическая оценка не должна подменять проверку надёжности и необходимых параметров кондиционирования.

Главный результат энергетического обследования систем кондиционирования — подтверждённая связь между полезной холодильной нагрузкой, фактическим холодильным коэффициентом и последовательностью включения компрессоров. Она позволяет определить, объясняется ли повышенное электропотребление изменением нагрузки, температурными условиями, режимом управления или техническими особенностями оборудования.

Только после такого разграничения можно обоснованно выбрать следующий технический шаг: проверку алгоритма компрессоров, уточнение режима холодильного цикла, обследование воздухообработки, дополнительный приборный учёт или расчёт конкретного мероприятия. Предполагаемая экономия должна подтверждаться энергетическим сравнением, а не одним фактом изменения электрической мощности.

Связанные направления

Общая модель энергетического взаимодействия вентиляции, обработки воздуха и производства холода представлена на странице «Вентиляция и холодоснабжение».

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

Подходы к разграничению режимных отклонений и подтверждённых энергетических потерь рассмотрены в направлении «Выявление потерь энергии в инженерных системах».