Анализ таких систем уже проводился нашими коллегами, в частности, С.В. Брухом. Проведенный им сравнительный анализ был основан на теории выбора оптимальных систем кондиционирования воздуха, разработанной А.А. Рымкевичем в 80-х гг. прошлого столетия. В данной статье сравниваются две различные многозональные системы — «чиллер-фанкойлы» фирм LENNOX, CARRIER, YORK и мультизональная VRF (variable refrigerant flow, или переменный расход хладагента) система КХ2 фирмы Mitsubishi Heavy Industries Ltd. на основании методики, описанной в [1]. Общеизвестно, что некоторые страны СНГ, а в частности Украина, Молдова, Беларусь, являются энергодефицитными, т.е. государствами, удовлетворяющими свои потребности в топливно-энергетических ресурсах за счет собственного производства менее чем на 50% [2]. Поэтому важнейшим критерием при выборе многозональной системы кондиционирования является фактор энергоресурсоемкости системы на стадии капитальных затрат, а также стоимостной параметр эксплуатационных затрат. Для объективного анализа будем сравнивать параметрические ряды чиллеров и наружных блоков VRF-системы в диапазоне производительностей по холоду от 10 до 130 кВт. Технические характеристики оборудования для сравнения чиллеров взяты из каталогов фирм LENNOX, CARRIER, YORK и наружных блоков компании Mitsubishi H.I. — из каталога системы КХ2. При выборе показателей для оценки систем приняты такие, которые определяют уровень технического совершенства системы: P — масса кондиционера, кг, и V — объем кондиционера, дм3. Для наглядности эти показатели отнесены к производительности блока (Q) или к 1 кВт. Также покажем эксплуатационные затраты систем за сезон, а именно стоимость потребленной электрической энергии при равных условиях эксплуатации на примере Украины. Этот показатель определяет уровень энергетического совершенства системы и для потребителя является самым важным. Для сравнения возьмем самые теплонапряженные три летних месяца с 21 рабочим днем в каждом. Учитывая неодновременность тепловых нагрузок в течение дня, примем время работы систем с максимальной производительностью 5 часов в день. В общем виде эксплуатационные затраты вычислим с помощью формулы, предложенной в ~8~ [2]: Э = t1 ??t2 ?NЭ ??cN?dt, где: Э — эксплуатационные затраты многозональной системы за сезон, грн.; NЭ — значение потребления электрической мощности (характеристика установочной мощности электродвигателей, компрессоров насосов и т.д.), кВт; сN — стоимостная характеристика потребляемой мощности, грн. В Украине, начиная с 01.02.2005 г., стоимость электроэнергии для организаций составляет 17,89 грн. за 100 кВт; t = t2 – t1 — промежуток (период) времени, в данном расчете сезон кондиционирования составляет 315 ч. Для начала рассмотрим принципиальные схемы работы этих систем и их конструктивные составляющие (рис.1, 2). В данной схеме охлаждение воздуха производится жидкостью, которая циркулирует от источника холода к конечным потребителям. Источником холода является агрегат под названием чиллер. Чиллер представляет собой законченную холодильную машину, предназначенную для охлаждения жидкости, чаще всего воды, с помощью теплообменника «фреон–вода». Циркуляция воды (охлажденной жидкости) осуществляется с помощью гидравлического модуля. Это название данного агрегата не совсем корректное, но повсеместно применяется в технических каталогах фирм производителей. В данном контексте имеется в виду агрегат, который состоит из насоса, расширительного бака компенсатора и бака аккумулятора. Конечными потребителями являются фанкойлы, представляющие собой агрегаты, состоящие из теплообменника, вентилятора, трехходового клапана и пульта управления. В мультизональной системе с переменным расходом хладагента КХ2 охлаждение воздуха осуществляется фреоном, который циркулирует между компрессорно-конденсаторным агрегатом и внутренними блоками (рис.2). Источником холода является наружный блок (компрессорно-конденсаторный агрегат), он же является распределителем хладагента. Наружный блок представляет собой агрегат, состоящий из теплообменника, вентилятора, компрессора и блока управления. Внутренний блок (испарительно-вентиляторный агрегат) состоит из теплообменника, вентилятора и электронного терморегулирующего вентиля, который не только регулирует расход хладагента через него, но и качественно определяет хладагент, идущий на испаритель (различная консистенция парожидкостной смеси хладона). С помощью электронного терморегулирующего клапана во внутреннем блоке и инверторной системы управления компрессором в наружном достигается требуемое распределение хладагента по системе. Внутренние блоки присоединяются к основной магистрали с помощью распределителей — рефнетов или коллекторов. Из описанных схем (рис.1, 2) выделим некоторые основные характеристики этих систем — см.табл.1. При отношении Q к Р получим металлоемкость холодильного агрегата. Этот параметрпоказывает компактность блока в целом. Анализируя рис.3, увидим, что металлоемкость наружных блоков мультизональной системы значительно ниже. Некоторые колебания возникают вследствие добавления дополнительного блока, но металлоемкость остается практически постоянной, в пределах 9–11 кг/кВт. Тут сказывается преимущество модульности системы, т.е. при увеличении мощности отдельно взятый блок не заменяется на другой, более мощный, как в случае с чиллером, а к блоку (модулю) привязывается еще один или несколько для набора требуемой мощности, при этом достигается более точный подбор мощности. Рассмотрим это на примере (табл.2), который показывает принцип модульности для мультизональной системы КХ2. При рассмотрении металлоемкости чиллеров видим, что она сильно колеблется в пределах от 16,5 до 10 кг/кВт. Это показывает, что компактность чиллеров в диапазоне мощности от 10 до 130 кВт не была главной при их разработке и использование их в качестве источника холода подразумевает под собой заведомо неэффективное использование капитальных затрат, кг/кВт. При более детальном анализе видим, что некоторые модели чиллеров имеют такую же или меньшую металлоемкость, например, чиллер фирмы LENNOX (39 кВт) или чиллеры фирмы YORK производительностью 93,4 и 106,5 кВт. Однако в диапазоне производительности от 14 до 56 кВт система КХ2 превосходит по этому показателю чиллеры рассмотренных фирм-производителей. Заметим, что для сравнения принята металлоемкость не отдельно взятого агрегата, что было бы некорректно, а именно колебания массы блоков в параметрическом ряду при равной холодопроизводительности. Следующий показатель для сравнения — объем блока (в дм3), отнесенный к 1 кВт холода (рис.4). При сравнении этот параметр показывает, что так же как и металлоемкость, объем чиллеров при одинаковой мощности значительно превышает показатель для наружных VRF-блоков. Здесь также имеет большой приоритет модульность системы. Масса и габариты чиллеров напрямую зависят от наличия дополнительного теплообменника «фреон-вода», а также дополнительного циркуляционного (гидравлического) модуля и, следовательно, на порядок выше. Подробнее рассмотрим данный график. Модели чиллеров CARRIER по этому показателю особенно выделяются. Чиллеры производительностью 44 и 56 кВт имеют практически такой же объем, что и наружные блоки системы КХ2, а производительностью 65 и 76 кВт имеют меньший объем по сравнению не только с чиллерами других производителей, но и компрессорно-конденсаторными блоками VRF-системы. В то же время, при холодильной мощности от 18 до 37 кВт по данному показателю неконкурентоспособны даже с аналогичными агрегатами других фирм. Начиная с производительности 84 кВт, блоки системы КХ2 имеют меньший объем, чем чиллеры всех рассмотренных фирм-производителей. Проанализированные выше параметры позволяют сделать вывод о том, что система «чиллер–фанкойлы» сама по себе является более энергоемкой, чем мультизональная система, поэтому стоимость системы предопределяет перерасход капиталовложений уже на стадии закупки. Рассмотрим еще одну характеристику — Э. Как упоминалось выше, здесь подразумевается электроэнергия, которую потребляет холодильная машина во время своей работы (рис.5). В данном графике наружные блоки мультизональной системы КХ2 компании Mitsubishi Heavy Industries Ltd. по эксплуатационным затратам имеют более оптимальные значения, чем чиллеры всех рассмотренных фирм-производителей, особенно начиная с 95,2 кВт. Анализировать этот график далее не имеет смысла, т.к. он говорит сам за себя и среди многозональных систем четко выделяет VRF-систему в линейке лидеров. В приведенных графиках показатели сравнения не имеют явно выраженных корелляционных зависимостей, т.е. наблюдается «взлет» и «падение» отдельных значений. Это объясняется принятыми в каждой фирме собственными принципами унификации блоков. К примеру, приведенная в таблице комбинаторная система КХ2 строится на базе двух унифицированных блоков мощностью 22,4 и 28 кВт. В данной оценке мы сравнивали системы кондиционирования воздуха по их энергоэффективности, не затрагивая экономический аспект или стоимость оборудования. Дело в том, что стоимость всегда имеет эмоциональную окраску, а также зависит от многих других составляющих, которые у разных компаний могут очень сильно отличаться. Сейчас большое количество фирм и организаций представляют на рынке СНГ технику кондиционирования воздуха, поэтому учитывать при сравнении экономический момент нецелесообразно. Тем более что стоимость не является решающим параметром при выборе систем таких типов, т.к. по общей стоимости основного оборудования, дополнительного оборудования и монтажа эти системы практически одинаковы. Решающую роль при выборе систем таких типов играют эксплуатационные затраты, которые, как видно из сравнения, существенно различаются. Данные системы имеют большое количество технических характеристик или, говоря языком исследователей, «монблан фактов», по которым можно было бы их оценивать — каждая из них имеет свои «плюсы» и «минусы». В данной статье были проанализированы некоторые из них, но довольно важные по своей сути и показателям энергоэффективности. Окончательное решение при выборе остается за заказчиком, и задача технических специалистов заключается в том, чтобы в каждом отдельном случае объективно показать все недостатки и достоинства каждой из этих многозональных систем.


Литература 1. И.Р. Щекин. Методические вопросы определения технического уровня изделий (на примере автономных кондиционеров). «Стандарты и качество», Вып. 3, 1971. 2. И.Р. Щекин. Повышение энергетической эффективности вентиляционно-отопительных систем (принципы энергоаудита). Х., «Форт», 2003. РИСУНКИ:1~1~; 2~2~;3~3~;4~4~;5~5~; ТАБЛИЦЫ: 1~6~;2~7~;