Климатическая техника и ее эффективность

Климатическая техника обладает достаточно высокой энергоемкостью, т.к. энергетическая мощность окружающей среды несопоставима с мощностью любой климатической системы. Все чаще, решением вопроса энергетической эффективности становится применение теплового насоса. Тепловой насос в составе климатической технике стал актуален по двум основным причинам:

С большой степенью условности можно выделить два режима работы теплового насоса (ТН) в составе климатической установки — режимы нагрева и охлаждения помещения. Условность заключается в том, что для переключения режима достаточно функционально поменять местами испаритель с конденсатором, т.е. изменить фазовое состояние теплоносителя в соответствующих контурах. Технически это связано с реверсированием компрессора, переключением запорно-регулирующей арматуры и проектированием характеристик и конструкций испарителя и конденсатора. В промышленных климатических установках этого стараются не делать, т.к. снижается КПД термодинамической системы и увеличивается стоимость оборудования.

Тепловой насос в режиме охлаждения

Система с тепловым насосом в системах кондиционирования получила название Freecooling и предназначена для повышения энергоэффективности основной установки (чиллера). Рассматривают два типа фрикулинга — прямой и косвенный.

Климатические системы с фрикулингом эффективны для промышленных и общественных объектов с объемами порядка 20000 куб. м, что требует установок с ТН мощностью не менее 10 кВт (мощность компрессоров, вентиляторов и системы управления). К таким системам относятся центральные кондиционеры, промышленные и полупромышленные чиллеры с функцией утилизации тепла для нагрева воды.

Прямой фрикулинг

Для работы системы в режиме Direct Freecooling используются массы наружного и внутреннего воздуха. Для формирования требуемого температурного режима используется разность температур воздушных масс (теплообмен в режиме ТН), что позволяет минимизировать затраты электроэнергии. Способ эффективен для больших и достаточно замкнутых объемов, т.к. требуется предварительное охлаждение воздушных масс. В тоже время, эффективность повышается за счет работы системы в ночное время, что позволяет подготовить систему к работе в дневное время. «Побочным» эффектом можно считать возможность системы нагревать воду для технических нужд.

Косвенный фрикулинг

Рассматривают четыре ступени регулирования системы Indirect Freecooling в зависимости от температуры наружного воздуха.

• FC (FreeCooling) — режим энергосбережения, при котором для охлаждения используется только наружный воздух при отключенном компрессоре. Этот режим относится к вспомогательному, т.к. эффективен в узком диапазоне температур.

• EFC (Extended FreeCooling) — «продленное» охлаждение, при котором вентиляторы работают в режиме оборотов, превышающих установленные по режиму FC, что приводит к увеличению производительности ТН.
• MIXED — в режим естественного охлаждения (FC и EFC) периодически подключаются компрессоры. Это основной режим работы системы по типу косвенного фрикулинга, т.к. допускает эффективное и гибкое регулирование за счет выбора вариантов подключения компрессоров и вентиляторов

• DX —охлаждение, использующее компрессоры на полную мощность в качестве главного преобразователя фазового состояния хладагента (высокие температуры наружного воздуха).

В «чистом» виде прямой и косвенный фрикулинг не применяются. Сочетание и выбор режимов производится автоматически по заданному алгоритму, что и позволяет доводить экономию по электроэнергии до 60%.

Тепловой насос в режиме обогрева

ТН в режиме обогрева в российских климатических условиях имеет свои особенности:

• Обогрев требуется длительное время. При этом, определенное время температура воздуха ниже -20° С, что не позволяет получать тепло «из воздуха».
• Промерзание грунта, при отборе тепла от грунта, вынуждает размещать испаритель (петли коллектора) на большие глубины, что удорожает систему.
• Замерзание водоемов, при отборе тепла от воды, усложняет контроль и обслуживание состояние испарителя.

ТН для обогрева помещений целесообразен в средней и теплой климатических зонах. В холодных зонах ТН может эффективно работать в межсезонье.

Тепловой насос в климатической технике будет занимать все большее место, т.к. использование возобновляемой энергии снижает энергетические затраты, а стоимость единицы тепловой энергии, получаемой с помощью ТН, сопоставима со стоимостью электроэнергии. Соотношение сроков окупаемости и службы оборудования улучшается с каждым годом.

На сайте компании ЕВРОКЛИМАТ Вы сможете подробнее узнать о тепловых насосах, а также выбрать и приобрести их.