Прошел уже не один год, с тех пор как во всем мире взят курс на энергоэффективность во всех сферах жизни человека, будь то энергоемкие отрасли промышленности или освещение собственной квартиры. Будучи одним из самых энергозатратных, оборудование для кондиционирования удостоилось отдельного внимания сторонников борьбы за эффективное использование электроэнергии. В Европе в 1958 году была создана ассоциация Eurovent (European Association of Air Handling and Refrigerating Equipment Manufacturers, Европейская ассоциация производителей воздухообрабатывающего и холодильного оборудования), которая начиная с 1993 года активно занимается программами сертификации энергоэффективного оборудования.
Коротко о Eurovent
Деятельность ассоциации Eurovent не ограничивается вопросами энергоэффективности. Ассоциация осуществляет независимую экспертизу выпускаемого в Европе климатического оборудования с целью его проверки на соответствие стандартам качества и заявленным производителем техническим характеристикам. Кроме того, Eurovent принимает участие в разработке европейских нормативных документов, в решении проблем, связанных с применением и заменой тех или иных хладагентов, активно участвует в обсуждении вопросов качества воздуха в помещениях, занимается накоплением и систематизацией глобальных статистических данных в области HVAC&R.
Сегодня в Eurovent представлено более 1000 компаний из 13 европейских стран (Бельгия, Чехия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Италия, Нидерланды, Норвегия, Словения, Испания, Швеция, Турция).
Типы климатического оборудования согласно Eurovent
Ассоциацией Eurovent было выделено 19 типов оборудования, предназначенного для кондиционирования воздуха (табл. 1).
Таблица 1. Типы климатического оборудования согласно Eurovent
| № | Тип оборудования | Сокращение | Краткое описание |
|---|---|---|---|
| 1 | Comfort Air Conditioners up to 12 kW | AC1 | Комфортные воздушные кондиционеры холодопроизводительностью до 12 кВт – сконструированные в одном (моноблок) или двух (сплит-система) блока установки, использующие электрическую энергию для охлаждения (а возможно, и осушения) воздуха и опционально включающие в себя средства для нагрева, очистки, увлажнения и циркуляции воздуха. |
| 2 | Comfort Air Conditioners 12 to 45 kW | AC2 | Аналогично предыдущему, но холодопроизводительностью от 12 до 45кВт |
| 3 | Comfort Air Conditioners 45 to 100 kW | AC3 | Аналогично предыдущему, но холодопроизводительностью от 45 до 100 кВт |
| 4 | Close Control Air Conditioners | CC | Воздушные кондиционеры для точного контроля (прецизионные кондиционеры) – установки (как прямого расширения, так и работающие на охлажденной воде) холодопроизводительностью до 100 кВт, предназначенные для поддержания температуры воздуха в границах, необходимых для протекания того или иного технологического процесса. |
| 5 | Fan Coil Units | FC | Фэнкойлы – агрегаты (любого исполнения), предназначенные для охлаждения или нагрева воздуха в теплообменнике посредством холодной и горячей воды. Нагнетание воздуха через теплообменник осуществляется вентилятором с электроприводом. Скорость воздуха потока не выше 0,7 м/с, внешнее статическое давление не выше 50Па |
| 6 | Ducted Fan Coil Units | FCP | Аналогично предыдущему, но со скоростью потока воздуха не более 1 м/с и внешним статистическим давлением не более 300Па. |
| 7 | Liquid Chilling Packages | LCP | Охладители жидкости (чиллеры) – предназначенные для получения холода и тепла установки, включающие в свой состав как минимум электропроводный компрессор любого типа и испаритель. Температура охлажденной воды – от +2 до +15 °C. Отвод тепла осуществляется воздухом (максимальная холопроизводительность чиллера лимитируется 600 кВт), водой (до 1500 кВт) или испарителем другой установки. |
| 8 | Air Coolers for refrigeration | HECOOL | Воздухоохладитель – компонент системы охлаждения, передающий тепло от воздуха хладагенту или охлаждающей жидкости с использованием одного или нескольких вентиляторов для нагнетания воздуха. |
| 9 | Air Cooled Condensers | HECOND | Конденсатор – компонент системы охлаждения, передающий тепло от конденсируемого хладагента к воздуху, циркуляция которого обеспечивается вентиляторами. |
| 10 | Dry Coolers | HEDCOOL | Драйкулер – компонент системы охлаждения, передающий тепло от жидкости воздуха, циркуляция которого обеспечивается вентиляторами. |
| 11 | Air Handling Units | AHU | Воздухообрабатывающие установки – включающие в себя вентилятор и позволяющие подключение воздуховодов установки, предназначенные для обеспечения каких-либо из следующих действий: циркуляции, фильтрации, охлаждения, нагрева, увлажнения, охлаждения смешивания воздуха. |
| 12 | Refrigerated Display Cabinets | RDC | Холодильники – охлаждающие некоторый объем холодильные машины, позволяющие в заданных пределах поддерживать температуру, необходимую для хранения охлажденных и замороженных продуктов. |
| 13 | Cooling and Heating Coils | HECOILS | Теплообменные аппараты – охлаждающие или нагревающие теплообменники, принудительно обдуваемые воздухом. |
| 14 | Air to Air Plate Heat Exchangers | AAHE | Воздухо-воздушные пластинчатые теплообменные аппараты – не содержащие в себе движущихся частей устройств, предназначенные для передачи теплоты от одного воздушного потока к другому, причем теплопередающие поверхности выполнены в виде пластин. |
| 15 | Air to Air Rotary Heat Exchangers | AARE | Роторные теплообменные аппараты – включающие в себя вращающееся колесо устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного воздушного потока к другому. |
| 16 | Fine Air Filters class F5-F9 | FIL | Система фильтрации, включающая в себя фильтрующий элемент и корпус. |
| 17 | Chilled Beams | CB | Конвектор (активный или пассивный, охлаждаемый жидкостью и, далее, охлаждающий воздух (в активном конвекторе воздух нагнетается вентилятором). |
| 18 | Rooftop | RT | Руфтопы – монокорпусные кондиционеры, предназначенные для установки на кровлю и работающие по схеме прямого расширения. Теплоотвод осуществляется посредством воздуха или воды. |
| 19 | Cooling Towers | CT | Программа в разработке. |
Рассмотрим подробнее некоторые типы оборудования.
Комфортные кондиционеры
Как видно из табл. 1, к комфортным кондиционерам относятся и моноблоки и сплит-системы. Более того, сюда же включены и мульти-сплит-системы с двумя внутренними блоками, а также кондиционеры с водяными конденсаторами. Разделение комфортных кондиционеров на три группы осуществлено по холодильной мощности: до 12 кВт, от 12 до 45 кВт и выше 45 кВт. Испытания для всех трех групп производится при единых стандартных условиях (табл. 2).
Таблица 2. Стандартные условия при проведении сертификационных испытаний комфортных кондиционеров
| Режим | Температура, °C | |||
|---|---|---|---|---|
| внутреннего воздуха | наружного воздуха | |||
| по сухому термометру | по мокрому термометру | по сухому термометру | по мокрому термометру | |
| Охлаждение | 27 | 19 | 35 | 24 |
| Отопление | 20 | макс. 15 | 7 | 6 |
Именно благодаря тому, что в программе сертификации Eurovent указаны данные условия, в каталогах кондиционеров указываются все технические характеристики при температуре 27 °C в помещении и 35°C окружающей среды.
Целью проведения испытаний является определение следующих характеристик кондиционера:
- полная холодопроизводительность;
- полная теплопроизводительность;
- EER (коэффициент энергоэффективности, или холодильный коэффициент, равный отношению полной холодопроизводительности к полному энергопотреблению);
- COP (коэффициент производительности, равный отношению полной теплопроизводительности к полному энергопотреблению);
- уровень шума от внутреннего и наружного блоков или уровень шума в канале для внутренних блоков канального типа.
Следует особо отметить, что в программе четко прописано, что подразумевается под потребляемой кондиционером мощностью: это мощность, подводимая к компрессору (за исключением внешнего низкотемпературного комплекта), контроллеру, модулям управления, а также устройствам, способствующим повышенной теплопередаче (вентиляторам и насосам).
Для кондиционеров мощностью до 12 кВт предусмотрено 7 классов энергоэффективности по каждому из рабочих режимов (охлаждение и нагрев, табл. 3 и 4 соответственно).
Таблица 3. Классы энергоэффективности комфортных кондиционеров (режим охлаждения)
| Класс энергоэффективности | Значение EER | |
|---|---|---|
| для сплит-систем | для оконных кондиционеров | |
| A | EER≥3.2 | EER≥3.0 |
| B | 3.0≤EER<3.2 | 2.8≤EER<3.0 |
| C | 2.8≤EER<3.0 | 2.6≤EER<2.8 |
| D | 2.6≤EER<2.8 | 2.4≤EER<2.6 |
| E | 2.4≤EER<2.6 | 2.2≤EER<2.4 |
| F | 2.2≤EER<2.4 | 2.0≤EER<2.2 |
| G | EER<2.2 | EER<2.0 |
Таблица 4. Классы энергоэффективности комфортных кондиционеров (режим отопления)
| Класс энергоэффективности | Значение COP | |
|---|---|---|
| для сплит-систем | для оконных кондиционеров | |
| A | COP≥3.6 | COP≥3.4 |
| B | 3.4≤COP<3.6 | 3.2≤COP<3.4 |
| C | 3.2≤COP<3.4 | 3.0≤COP<3.2 |
| D | 2.8≤COP<3.2 | 2.6≤COP<3.0 |
| E | 2.6≤COP<2.8 | 2.4≤COP<2.6 |
| F | 2.4≤COP<2.6 | 2.2≤COP<2.4 |
| G | COP<2.4 | COP<2.2 |
Прецизионные кондиционеры
Несколько другие условия проведения испытаний предлагаются для прецизионных кондиционеров (табл. 5).
Таблица 5. Стандартные условия при проведении сертификационных испытаний прецизионных кондиционеров
| Вид кондиционера | Температура | |||
|---|---|---|---|---|
| внутреннего воздуха | воды, охлаждающей испаритель | |||
| по сухому термометру | по мокрому термометру | входящей | выходящей | |
| Прямого расширения | 24 | 17 | – | – |
| Водяные | 24 | 17 | 7 | 12.5 |
| Вид кондиционера | Температура | |||
| наружного воздуха | воды, охлаждающей конденсатор | |||
| по сухому термометру | по мокрому термометру | входящей | выходящей | |
| Прямого расширения | 35 | 24 | 30 | 35 |
| Водяные | – | – | – | – |
Как следствие — в каталогах все технические характеристики прецизионных кондиционеров приводятся при температуре 24°C в помещении и 35°C окружающей среды. Однако это не касается «прецизионных» сплит-систем. По некоторым параметрам они не подходят под понятие «прецизионный кондиционер», поэтому их сертифицируют по программе комфортных кондиционеров.
Фэнкойлы
Фэнкойлы, согласно программе FC от Eurovent, проходят сертификационные испытания при условиях, указанных в табл. 6.
Таблица 6. Стандартные условия при проведении сертификационных испытаний фэнкойлов
| Режим | Температура | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| внутреннего воздуха | воды | |||||
| для 2 трубной системы | для 4 трубной системы | |||||
| по сухому термометру | по мокрому термометру | входящей | выходящей | входящей | выходящей | |
| Охлаждение | 27 | 19 | 7 | 12 | 7 | 12 |
| Отопление | 20 | – | 50 | 45 | 70 | 60 |
Чиллеры
Более подробно рассмотрим программу сертификации чиллеров. Условия проведения испытаний указаны в табл. 7.
Таблица 7. Стандартные условия при проведении сертификационных испытаний чиллеров
| Режим | Температура | |||
|---|---|---|---|---|
| воды в испарителе | наружного воздуха*/воды** | |||
| подаваемой | получаемой | на входе | на выходе | |
| Охлаждение | 12 | 7 | 35***/30 | -/35 |
| Отопление | 40 | 45 | 7(6)/10 | -/**** |
| * Для конденсаторов воздушного охлаждения. ** Для конденсаторов водяного охлаждения. *** По сухому термометру. **** Температура не нормируется, важно сохранить расхода воды пр+ испытании в режимах охлаждения/отопления. |
||||
В процессе испытаний определяются следующие величины:
- холодопроизводительность;
- EER (коэффициент энергоэффективности, или холодильный коэффициент, равный отношению полной холодопроизводительности к полному энергопотреблению);
- коэффициент ESEER (осредненная эффективность чиллера при полной и трех вариантах неполной тепловой нагрузке);
- теплопроизводительность;
- COP (коэффициент производительности, равный отношению полной теплопроизводительности к полному энергопотреблению);
- падение давления воды на стороне испарителя отдельно в режиме охлаждения и отопления;
- падение давления воды на стороне конденсатора (для водоохлаждаемых конденсаторов) отдельно в режиме охлаждения и отопления;
- уровень шума.
Класс энергоэффективности чиллеров определяется в соответствии с табл. 8 и 9.
Таблица 8. Классы энергоэффективности чиллеров (режим охлаждения)
| Класс энергоэффективности | Значение ERR в зависимости от конденсатора | |
|---|---|---|
| воздухоохлаждаемый | водоохлаждаемый | |
| A | EER≥3.1 | EER≥5.05 |
| B | 2.9≤EER<3.1 | 4.65≤EER<5.05 |
| C | 2.7≤EER<2.9 | 4.25≤EER<4.65 |
| D | 2.5≤EER<2.7 | 3.85≤EER<4.25 |
| E | 2.3≤EER<2.5 | 3.45≤EER<3.85 |
| F | 2.1≤EER<2.3 | 3.05≤EER<3.45 |
| G | EER<2.1 | EER<3.05 |
Таблица 9. Классы энергоэффективности чиллеров (режим отопления)
| Класс энергоэффективности | Значение ERR в зависимости от конденсатора | |
|---|---|---|
| воздухоохлаждаемый | водоохлаждаемый | |
| A | EER≥3.1 | EER≥5.05 |
| B | 2.9≤EER<3.1 | 4.65≤EER<5.05 |
| C | 2.7≤EER<2.9 | 4.25≤EER<4.65 |
| D | 2.5≤EER<2.7 | 3.85≤EER<4.25 |
| E | 2.3≤EER<2.5 | 3.45≤EER<3.85 |
| F | 2.1≤EER<2.3 | 3.05≤EER<3.45 |
| G | EER<2.1 | EER<3.05 |
Теплообменные аппараты
Особо следует отметить, что в Eurovent разработаны методики испытаний теплообменников. Известно, что основной преградой к увеличению холодильного коэффициента кондиционеров является процесс теплообмена. Из-за невозможности сокращения разности температур сред в теплообменнике до нуля или близких к нулю величин при разумных габаритах аппарата оказывается невозможным даже теоретическое увеличение холодильного коэффициента.
Таким образом, чем ниже достигаемая разность между потоками в теплообменном аппарате, тем эффективнее теплообмен, а следовательно, тем выше энергоэффективность кондиционера в целом.
Для теплообменников не разработана таблица классов эффективности. Целью испытаний является измерение, как правило, следующих параметров при заданных условиях (табл. 10):
- стандартная мощность (холодо- или теплопроизводительность по воздуху);
- мощность вентилятора;
- расход воздуха;
- площадь теплообменной поверхности;
- падение давления жидкостного потока.
Таблица 10. Примеры условий для испытания воздухоохладителей
| № | Температура входящего воздуха, °C | Температура воздухоохладителя, °C |
|---|---|---|
| В случае хладагента, без выпадения конденсата | ||
| 1 | +10 | 0 |
| 2 | 0 | -8 |
| 3 | -18 | -25 |
| 4 | -25 | -31 |
| В случае хладагента, с учетом выпадения конденсата | ||
| 5 | 20(сух. терм) 10(мокр. темр) |
+8 |
| 6 | 27(сух. терм) 24(мокр. терм) |
+8 |
| В случае жидкости | ||
| 7 | +16 | +4 |
| 8 | 0 | -10 |
Для пластинчатых теплообменных аппаратов вычисляется «сухая» и «мокрая» эффективности теплообмена (в условиях невыпадения и выпадения конденсата соответственно) по формулам:
- при отсутствии конденсата, где t21 — температура по сухому термометру входящего холодного потока, t22 — выходящего холодного потока, t11 — входящего горячего потока;
- при выпадении конденсата, обозначения идентичны вышеуказанным, но по мокрому термометру.
Опыт Eurovent
Из приведенных выше примеров сертификационных программ Eurovent можно сделать следующие выводы:
Терминология. Во-первых, определены понятия — что именно понимается под тем или иным типом оборудования.
Во-вторых, приведены измеряемые параметры для каждого типа оборудования. Например, в разделе комфортных кондиционеров четко указано, что следует понимать под потребляемой кондиционером мощностью. При этом каждому параметру соответствует его буквенное обозначение. Наконец, оборудование внутри одной программы разделено на несколько подвидов (например, чиллеры со встроенным или выносным конденсатором, воздушного или водяного охлаждения). Поэтому в конце каждой программы присутствует классификация оборудования: таблица с буквенной кодировкой всех разновидностей установок по данной программе. В качестве наиболее доступного примера в табл. 11 представлена подобная классификация комфортных кондиционеров.
Таблица 11. Классификация комфортных кондиционеров
| Вид оборудования | Вид теплоотвода | Код | Вид системы | Код | Функцио- нальность |
Код | Вид внутреннего блока | Код |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Комфортные кондиционеры АС1 | Охлаждаемый воздух | A | Сплит | S | Только охлаждение | C | Настенный | W |
| Напольный | L | |||||||
| Мульти-сплит | M | Кассетный | C | |||||
| Охлаждение + отопление | R | Потолочный | S | |||||
| Охлаждаемый водой | W | Канальный горизонтальный | B | |||||
| Моноблок | P | Канальный вертикальный | V | |||||
| Оконный | Wi |
Некоторые специально разработанные для расшифровки терминов в области климатических систем европейские стандарты (EN) уже переведены и введены в действие в других странах. Так, в 2009 году стандарт EN 14511 «Кондиционеры, чиллеры и тепловые насосы для нагрева и охлаждения воздуха, оснащенные компрессорами с электроприводом» введен в действие Госстандартом в Белоруссии под шифром СТБ EN 14511–1–2009.
Условия испытаний. Важным моментом при проведении качественной сертификации оборудования является соблюдение единых условий проведения испытаний. Поэтому в программах тестирования приведены таблицы с условиями, в которых проводятся испытания.
Критериальность. При необходимости разделения оборудования внутри одной программы на несколько групп по факту проведения испытаний вычисляются критерии. В частности, эффективность пластинчатых теплообменников рассчитывается по вышеуказанным формулам, а для определения эффективности кондиционеров и чиллеров использован холодильный коэффициент.
Разделение на классы. В зависимости от вычисленного значения критерия оборудованию присваивается тот или иной класс эффективности в соответствии с заранее разработанной таблицей, где величина критерия строго соотносится с классом эффективности.
Учитывая, что система сертификации Eurovent уже почти 20 лет работает в Европе, а в России подобная система только зарождается, представляется целесообразным подробно изучить западный опыт с целью последовательного, взвешенного и полноценного внедрения аналогичной системы в Российской Федерации.
Юрий Хомутский, технический редактор журнала «МИР КЛИМАТА»
