Гонка за энергосбережением: что предлагают производители и верить ли им?

Энергосбережение. Сегодня это слово звучит на каждом шагу. Энергосбережение стало одной из важнейших маркетинговых составляющих любого продукта: от лампочек до трансформаторных подстанций, от электромагнитных приводов до крупнейших холодильных установок. А как только дело доходит до маркетинга, начинаются подводные камни. О них речь и пойдет ниже.

В климатической отрасли вопрос энергосбережения имеет особую важность. Системы вентиляции и кондиционирования являются основными потребителями электроэнергии на любом объекте. Сокращение энергоемкости климатического оборудования всего на несколько процентов высвобождает такое количество электроэнергии, которого достаточно для питания какой-нибудь из смежных инженерных систем здания целиком.

Если почитать каталоги климатического оборудования за последние 10 лет, сложится впечатление, что энергопотребление кондиционеров понижалось на 15–20% ежегодно. Будь это правдой, нынешние кондиционеры потребляли бы в 10 раз меньше энергии, чем в 2007–2008 годах! Почему этого не произошло? И тут начинаются те самые подводные камни гонки за энергетическую эффективность инженерного оборудования. Добро пожаловать в мир иллюзий и честных обманов!

Смотря с чем сравнивать

Рядом с анонсом любой энергоэффективной технологии крупными цифрами указана величина ее превосходства. А мелким текстом подписано, по сравнению с чем. Любое изобретение может быть представлено в выгодном свете, если его сравнить с аналогами многолетней давности. Этим способом активно пользуются все без исключения производители инженерного оборудования.

Например, энергоэффективность инверторных приводов не вызывает сомнений. Однако технологии развиваются не столь быстро, чтобы потребляемая мощность инверторного привода снижалась на 20–30% ежегодно.

Каждый год производители оснащают привод компрессора, да и сам компрессор собственными разработками. Это могут быть оптимизированные формы спиралей, специализированные покрытия, изменения в геометрии устройства, применение новых технологий изготовления комплектующих Каждая разработка, безусловно, вносит свой вклад в снижение мощности системы. Но по сравнению с предыдущим поколением этот эффект редко превышает доли процента.

Однако лозунг «мы повысили энергоэффективность компрессора на 0,7% за год» ажиотажа не создаст. В ход идут сравнения современной модели компрессора с аналогами многолетней давности — с агрегатами, не имеющими инверторного привода и обладающими рядом других недостатков (рис. 1). При подобном подходе рост эффективности действительно составляет десятки процентов.

Справедливости ради отметим, что в подобных сравнениях производители честно указывают, с чем именно сравнивают новую модель оборудования. Если же инженерам требуется получить сведения о снижении энергопотребления за последний год, то наилучший вариант — сравнить данные из двух каталогов — нынешнего и прошлогоднего.

Эффективно. Но не всегда

Один из главных трюков энергоэффективности заключается в ее сезонности. Энергопотребление климатического оборудования в значительной мере зависит от температуры и влажности наружного воздуха, а потому ряд технологий если и дает выгоду, то только в конкретных условиях. Соответственно, возникает вопрос — возникнут ли эти условия на проектируемом объекте, будет ли в действительности задействована та или иная энергоэффективная технология?

Так, маркетинговый акцент ставится на то, что большинство систем кондиционирования недогружены даже летом. На фоне таких выводов оборудование оснащается различными экономичными режимами для неполной нагрузки на холодильный контур. И это действительно так — климатическое оборудование способно потреблять непропорционально меньше энергии при недостатке теплопоступлений, особенно в совокупности с инверторными технологиями.

Но если заказчик имеет целью сэкономить, и экономия начинается еще на этапе капитальных затрат, то будущую систему кондиционирования вряд ли ожидает ненагруженный режим работы.

На подобных объектах впоследствии не находится места для обеспечения нормального доступа воздуха к наружному блоку. Вокруг конденсатора образуются кольца циркуляции горячего воздуха, нагрузка на систему кондиционирования еще более вырастает.

Положение дел усугубляется в нынешние кризисные и посткризисные годы — период максимальной экономии в рамках ограниченных бюджетов. Системы проектируются без запаса, на организации размещения оборудования также экономят.

Безусловно, подобные ситуации нельзя использовать в качестве примера для будущего строительства. Тем не менее в настоящий момент они встречаются достаточно часто, и, выбирая климатическое оборудование, их нельзя не учитывать. Если для будущей системы кондиционирования режим работы с недозагрузкой не предполагается, а, напротив, расчет ведется исходя из дефицита холодильной энергии, то и смысла в энергосберегающих технологиях при частичной нагрузке фактически нет.

EER и ESEER

Традиционно эффективность холодильного контура определяется холодильным коэффициентом EER (Energy Efficiency Ratio, коэффициент энергетической эффективности) — отношением холодопроизводительности кондиционера к потребляемой им мощности. Однако данный параметр носит расчетный характер и показывает эффективность работы оборудования при стандартных условиях (которых, надо сказать, не бывает практически никогда).

Величина EER, как правило, колеблется в промежутке от 3,0 до 4,5 единиц и прописывается в каталогах в строке «Энергоэффективность». Однако в такой же строке другого производителя можно увидеть цифры порядка 7–8 единиц. И дело не в том, что данный кондиционер в 2 раза эффективнее первого. Скорее всего, во втором случае указан сезонный коэффициент эффективности.

Сезонных коэффициентов эффективности разработано несколько, но наибольшее распространение получил ESEER — European Season Energy Efficiency Ratio (Европейский сезонный коэффициент энергетической эффективности). Он учитывает работу кондиционера в течение года при разных наружных температурах, причем каждое зафиксированное значение температуры «действует» определенную часть года (табл. 1).

В расчете коэффициента ESEER участвуют наружные температуры, меньшие, чем при расчете EER, поэтому величина ESEER всегда выше. Таким образом, не следует путать коэффициенты EER и ESEER и сравнивать их между собой. Если же в каталоге приведена эффективность без указания наименования коэффициента, рекомендуем вам самостоятельно вычислить EER, разделив холодильную мощностью на потребляемую.

Также отметим, что величины холодильной и потребляемой мощностей должны быть указаны для конкретных условий эксплуатации (стандартно температура воздуха внутри помещения +27 °C, снаружи +35 °C).

Эффективность на уровне программирования режимов работы

Ряд энергоэффективных решений построены на основе специально разработанных алгоритмов автоматизации, снижающих потребляемую мощность кондиционера в различных условиях. Разнообразие алгоритмов велико. Среди них такие, как тихий энергосберегающий ночной режим, автоматический режим работы кондиционера по ощущаемой температуре, автоматическая подстройка кондиционера под число людей в помещении и другие.

Каждый из них действительно несет в себе те или иные энергетические выгоды. Но будущим пользователям стоит подумать, будут ли они их использовать и будут ли эти режимы по-настоящему удобны в применении.

Дело в том, что каждый из этих режимов, по сути, несет в себе некоторые ограничения (рис. 2).

Кроме того, если речь идет не о домашнем кондиционере, а о климатизации крупных объектов, сможет ли служба эксплуатации верно настроить оборудование (рис. 3)? В тех же магазинах торговых центров изо дня в день происходит битва, условно говоря, консультанта и кассира. Одному слишком холодно и дует, другому жарко и душно. Первый выставляет с пульта +25 °C, через 10 минут второй меняет значение на +19 °C. Уместно ли здесь говорить об экономии? Будут ли рассматриваемые коллеги использовать некий автоматический режим охлаждения?

Резюмируя, подчеркнем: каждый предварительно настроенный энергетически эффективный режим в большинстве случаев действительно способствует снижению энергопотребления кондиционера. Но не стоит рассчитывать на него как на основной режим работы кондиционера. Покупая технику, люди думают в первую очередь о собственном комфорте, а не о необходимости сберечь полкиловатта электроэнергии.

Эффективность за счет использования природных форм

Лопасти вентилятора в форме крыльев ласточки, микрорельеф поверхности, как у плавников дельфина, обтекаемость, подобно леопарду Бум подобных сравнений наблюдался несколько лет назад, но встречается и сегодня.

Нам сложно судить, действительно ли формы вентиляторов соответствуют формам, встречающимся в природе и действительно ли они настолько эффективны. Мы обратим внимание на другое. Если бы какая-либо форма лопасти или какой-либо рельеф поверхности действительно имел решающий перевес с точки зрения эффективности, он мгновенно был бы принят на вооружение всеми производителями.

Например, сегодня практически все производители перешли на инверторные компрессоры, работающие от постоянного тока. Значит, технология действительно выгодная. Если же форму крыла из года в год изменяют по аналогии с разными птицами и рыбами, то напрашивается предположение, что мы имеем дело с чистой воды маркетингом, а не с реальным техническим прогрессом.

Сроки окупаемости инвестиций в энергосбережение

Каждая энергоэффективная технология, как правило, способствует одновременному росту капитальных затрат и снижению затрат эксплуатационных. Анализ этих тенденций позволяет вычислить сроки окупаемости рассматриваемой технологии.

Хороши те технологии, окупаемость которых не превышает 5 лет. Технологии, окупаемость которых составляет 5–10 лет, по факту существенному обсуждению также не подлежат, поскольку не приносят ни прибыли, ни убытков. Стоит ли использовать решения с окупаемостью более 10 лет — это уже вопрос. Впрочем, и здесь может быть принято положительное решение, если речь идет о пилотном или статусном проекте.

Сверхэффективность

Логическим продолжением вопроса окупаемости энергосберегающих технологий является так называемая сверхэффективность — ситуация, когда дополнительное сбережение энергии достигается сверхбольшими финансовыми затратами. Или, иными словами, в оборудование внедряется избыточное число энергоэффективных технологий.

Одним из примеров является оснащение инверторными компрессорами чиллеров и наружных блоков мультизональных систем кондиционирования.

В качестве примера можно рассмотреть холодильный агрегат с двумя неинверторными компрессорами. Несколько лет назад с целью плавного регулирования холодопроизводительности подобных агрегатов один из компрессоров стали оснащать инверторным приводом. При этом декларировалось совмещение энергетических и финансовых экономий.

Суть их заключалась в том, что при очень низкой загрузке работает только инверторный компрессор, который способен плавно регулировать холодильную мощность агрегата до тех пор, пока она не превышает мощность рассматриваемого компрессора. Если же тепловая нагрузка возрастает, то на постоянную основу включается второй, неинверторный компрессор. Он обеспечивает некоторое постоянное номинальное количество холода, а остаток «догоняет» все тот же инверторный компрессор, варьируя мощность в зависимости от тепловой нагрузки (рис. 4).

Таким образом, обеспечивалось плавное регулирование холодопроизводительности установки на всем диапазоне мощностей, при этом «дорогим» являлся лишь один компрессор — тот, что инверторный.

Сегодня же инверторами оснащают оба компрессора чиллеров и наружных блоков мультизональных систем кондиционирования. Многими специалистами подобное решение рассматривается как «сверхэффективное», поскольку смысла во втором инверторе нет, но платить за него приходится.

Сервис энергоэффективного оборудования

И еще один негативный сценарий гонки за энергоэффективность, также имеющий корни в вопросе окупаемости сберегающих технологий. Речь пойдет об усовершенствованных составных частях кондиционера — главным образом, компрессоре и теплообменных аппаратах.

Среди нынешних компрессоров каждый уникален по-своему. У одного особое покрытие рабочих поверхностей, у другого увеличенный ход цилиндра, третий имеет особым образом спрофилированные спирали. В свою очередь теплообменники, главным образом конденсаторы, оснащаются ребрами различной частоты и толщины, трубки также имеют внутреннее оребрение и различную компоновку. Иными словами, об унификации на уровне основных комплектующих кондиционеров говорить не приходится.

Но давайте представим, что будет, если компрессор выйдет из строя или конденсатор даст течь. Какова будет стоимость ремонта, замены или покупки нового устройства? Какова будет стоимость этих услуг через 5 лет, когда данный вид оборудования будет признан устаревшим и едва ли останется на складах?

Как показывает опыт, ответ один — дешевле купить новый кондиционер.

Таким образом, в погоне за энергетической эффективностью оборудования в условиях отказа от его унификации и сохранения из одного поколения климатической техники в другое хотя бы присоединительных размеров, мы одновременно лишаем себя возможности ремонта оборудования вместо покупки нового. А принимая во внимание российскую культуру утилизации отработанной техники, вопрос энергоэффективности работы конкретного компрессора явно отойдет на второй план.

Резюме

Среди современных энергосберегающих технологий есть из чего выбрать. Для реальной оценки выгоды от каждой из них следует обратить внимание на то, с чем ее сравнивают. Также каждая из сберегающих технологий имеет свою сферу применения и сроки окупаемости. Если вы предвидите, что в ваших условиях технология работать не будет, она и не окупится. Следовательно, не стоит делать на нее ставку.

Окончательный выбор необходимо делать на основе анализа полной стоимости владения объектом с учетом коэффициента использования технологии, фактического энергосбережения и рисков выхода оборудования из строя.

Юрий Хомутский,
технический редактор журнала
«Мир Климата»

наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест