Полная и явная холодопроизводительность что это

Stulz: Холодопроизводительность — как сравнивать яблоки с яблоками

Производители часто предоставляют различающуюся информацию о мощности охлаждения в своей документации. Это означает, что во многих случаях, клиенты сравнивают яблоки с апельсинами. Ниже мы объясним, чем отличаются разные показатели мощности охлаждения, и на что вы должны обращать внимание, сравнивая их.

Полная мощность охлаждения производится теплообменником блока кондиционирования воздуха. Вентиляторы используются для перемещения воздуха через блок кондиционирования воздуха. Они потребляют энергию, которая в конечном счете превращается в тепло. Это тепло, также производящееся в кондиционере, снижает полную мощность охлаждения. В результате остается чистая (нетто) мощность охлаждения.

Современные агрегаты прецизионного кондиционирования воздуха охлаждают воздух без его осушения. Поэтому вся генерируемая холодопроизводительность используется именно для того, что действительно необходимо: охлаждение воздуха. В более старых агрегатах кондиционирования и в блоках с компонентами не идеального размера или с плохим выбором условий возврата воздуха, может случиться так, что некоторая часть генерируемой мощности охлаждения непреднамеренно используется для осушения воздуха в процессе охлаждения. Полезная мощность охлаждения теряется и блок кондиционирования воздуха работает менее эффективно. Полная сумма генерируемой холодопроизводительности известна как общая мощность охлаждения. Ее часть, используемая именно для охлаждения воздуха, называется явной холодопроизводительностью. Часть мощности охлаждения, непреднамеренно используемая для осушения воздуха, называется латентной мощностью охлаждения. В идеальной ситуации, без нежелательного осушения, явная холодопроизводительность такая же, как общая мощность охлаждения. Отношение явной холодопроизводительности к полной холодопроизводительности обозначается как «коэффициент ощутимого тепла», или SHR для краткости. В идеальных условиях, без осушения воздуха, SHR, как правило, равен 1.

Таким образом, как мы видим, очень важно при сравнении технических данных сравнивать подобное с подобным. Если вы не уверены, говорится ли в документации производителя о полной мощности охлаждения или об эффективной, полезной явной мощности охлаждения, то имеет смысл выяснить это перед сравнением данных от различных производителей.

Источник

Полная и явная холодопроизводительность что это

Основная идея естественного охлаждения (FREE-COOLING) заключается в использовании низкой температуры наружного воздуха. В моноблочных шкафных прецизионных кондиционерах устанавливается дополнительная секция позволяющая подавать этот воздух в охлаждаемое помещение, исключая при этом работу компрессора. В прецизионных кондиционерах с водоохлаждаемыми конденсаторами перед теплообменником испарителя устанавливается дополнительный теплообменник, через который при соответствующей температуре наружного воздуха циркулирует охлажденный в выносной сухой градирне водный раствор. При этом компрессор также не работает.

В чиллерах компании RC функция естественного охлаждения реализуется установкой дополнительного водяного теплообменника перед теплообменником конденсатора. При этом циркуляция охлаждаемого водяного раствора при низкой наружной температуре осуществляется уже не через теплообменник испарителя, а именно через этот дополнительный теплообменник.

Функция FREE-COOLING особенно актуальна для российских климатических условий и позволяет значительно экономить затраты энергии на охлаждение, а также увеличивать срок службы компрессорного оборудования.

Зачем нужен низкотемпературный комплект?

Хочется сразу отметить, что низкотемпературный комплект (НТК) служит для обеспечения круглогодичной (до минус 40 градусов Цельсия) безаварийной работы чиллера или кондиционера с выносным воздухоохлаждаемым конденсатором. Основная цель его установки обеспечить нормальную работу системы смазки и поддержание требуемого давления в линии нагнетания (давления конденсации).

До какой минимальной температуры охлаждает раствор чиллер?

Какая максимальная длина трассы и перепад высот между внутренним блоком и выносным конденсаторным блоком для прецизионных кондиционеров?

Основной проблемой возникающей при увеличении длины фреоновых трубопроводов является обеспечение возврата масла в картер компрессора и преодоление повышенного гидравлического сопротивления магистралей. По сравнению с обычными сплитами, прецизионные кондиционеры комплектуются более мощными спиральными компрессорами типа SCROLL, позволяющими преодолевать гидравлическое сопротивление магистралей длиной до 35 метров. При возникновении перепада по высоте кондиционер будет уверенно работать, когда внутренний блок (компрессор) будет расположен ниже наружного (конденсаторного) блока. При этом через каждые 3-5 метров необходимо устанавливать маслоподъемные петли, и перепад высот может достигать 25 метров. Когда же компрессор находится выше конденсаторного блока и движение жидкого фреона идет с преодолением сил гравитации, перепад высот не должен превышать 4-5 метров.

Зачем нужен бак-аккумулятор?

Потребность в баке-аккумуляторе определяется исходя из условия стабильности температуры воды в системе охлаждения в течение определенного периода времени. Обычно длительность этого периода определяется временем задержки компрессора чиллера от повторного пуска после его остановки. Обычно этот период составляет 6-10 минут и за это время температура воды в системе может значительно отклониться от заданного значения. Чтобы этого не происходило, в систему устанавливают бак-аккумулятор, который за счет аккумуляции холода не позволяет температуре значительно отклонится от требуемого значения. Емкость бака-аккумулятора зависит от нескольких параметров: емкости самой системы, холодопроизводительности самого чиллера и количества ступеней регулирования холодопроизводительности.

Почему бы не купить ЗИП?

Хотя кондиционерная техника и является достаточно надежной и при грамотной эксплуатации и своевременном техническом обслуживании редко выходит из строя, но вероятность такого случая все же есть. Поэтому на особо важных объектах обязательно предусматривается 100% резервирование по оборудованию. Но такой вариант является довольно дорогим и доступен не всякому потребителю. Более дешевый способ обезопасить себя от возможности оказаться без работоспособной системы кондиционирования на длительный период это приобрести комплект ЗИП наиболее часто выходящих из строя деталей. К числу таких деталей относятся терморегулирующие вентили, ремни ременного привода, воздушные фильтры, бачки пароувлажнителей, компрессоры, сальники насосов. Наличие на складе указанных запчастей поможет провести их быструю замену и восстановить работоспособность системы.

Что такое явная и полная холодопроизводительность кондиционера?

Как известно, кипение фреона в испарителе происходит при температуре около 4 °С и процесс теплообмена с проходящим через него воздухом идет при температуре ниже точки росы. Таким образом, при охлаждении часть полной холодопроизводительности (полученной в результате кипения фреона) уходит на конденсацию влаги из циркулирующего воздуха и не идет на снятие теплопритоков. Оставшаяся же часть холода используется непосредственно на снятие тепловыделений и называется «явной холодопроизводительностью». Для прецизионных кондиционеров за счет увеличенного расхода воздуха через испаритель доля явной холодопроизводительности составляет 85-100% и зависит от температурно-влажностных характеристик циркулирующего воздуха.

Как мне понизить пусковой ток?

Проблема снижения пусковых токов особенно актуальна для чиллеров большой мощности поскольку они могут достигать довольно больших величин в связи с большой мощностью компрессоров. На чиллерах фирмы RC GROUP данная проблема решается двумя путями:

Для больших чиллеров вышеуказанные системы являются штатными опциями.

Почему в Ваших каталогах отсутствуют модели кондиционеров, которые работают на многих объектах, такие как «SLIM», «MASTER», «PERSONAL»?

Перечисленные модели кондиционеров выпускались «RC GROUP» до 1996 года и сейчас уже сняты с производства. В настоящее время аналогом этих моделей является серия кондиционеров под общим названием «PEGASUS».

Источник

К вопросу о соотношении скрытой и явной теплоты

Цель этой статьи — обратить внимание на важность учета скрытой холодильной нагрузки при разработке и проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях. Изначально системы кондиционирования подбирались по величине явной холодопроизводительности (охлаждение воздуха). Пренебрежение скрытой нагрузкой (осушение воздуха) приводило к снижению эффективности работы системы и к появлению проблем с обеспечением требуемого качества воздуха в помещениях.

Табл. 1. Климатические параметры и их весовые коэффициенты, использованные для IWEC

Табл. 2. Месяцы, выбранные в качестве «типичных» для IWEC

Табл. 3. Значения параметров VLI и SHR

Сейчас каждый специалист HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning — отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) хорошо знает, насколько актуальной является задача поддержания определенного уровня влажности воздуха в помещениях. Тем не менее, в России по-прежнему зачастую забывают учитывать скрытую холодильную нагрузку, которая часто в несколько раз превосходит явную нагрузку.

Разумеется, в статье не проводится агитация за выполнение правильных и полных расчетов — эти «азбучные истины» можно найти в любом ВУЗовском учебнике по системам кондиционирования воздуха. В статье на базе последних работ зарубежных исследователей рассмотрены новые методы учета скрытой теплоты с использованием современных климатических данных в виде т.н. «типичного справочного» года (TRY, TMY, WYEC, IWEC, DRY и т.п.).

Причем, что особенно важно, холодильная нагрузка и по скрытой, и по явной теплоте может быть количественно определена еще на стадии проектирования. За рубежом основным нормативным документом, регламентирующим параметры вентиляции и обработки воздуха для обеспечения его качества, является ASHRAE Standart 62.1–2007: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality («Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении») [1], поправки в который регулярно вносились в течение последних двух десятков лет.

После опубликования стандарта в 1989 г. в течение 1990х гг. эти нормы были приняты тремя основными строительными кодексами [2, 3, 4], после чего они, пересмотренные и дополненные, были приняты во многих странах. По сравнению со стандартом 1981 г. [5], в ASHRAE Standart 62 увеличены нормы подачи свежего воздуха в помещения, что явилось ответом на выявление синдрома «больных зданий» в 1980х гг.

Однако, увеличение подачи наружного воздуха может привести к значительному повышению влажности воздуха в зданиях, особенно в незасушливых регионах. Повышенная влажность воздуха в помещениях оказывает вредное влияние как на здания, так и на находящихся в них людей, чему в последнее время посвящено много исследовательских работ и публикаций [6, 7], в т.ч. и в России [8, 9, 10].

Поэтому в документ ASHRAE Standart 62 была включена рекомендация о поддержании относительной влажности в помещениях от 30 до 60 %.В 1997 г. проблемы, вызванные повышенной влажностью, и вопросы учета скрытой теплоты были признаны в справочнике ASHRAE «Базовые сведения» [11], а в последнее время этому стало уделяться больше внимания в отечественных нормативных документах [12].

Для определения холодильной нагрузки HVAC-систем в настоящее время используются несколько параметров. Прежде всего, следует выделить параметры CDD и SEER.CDD (расшифровывается как Cooling DegreeDay — градусодень охлаждения) — разность температур между средним значением за 24часовой период снаружи и заданным уровнем внутри здания (75 °F или 25 °C) для тех дней, когда разность положительная (средняя температура снаружи выше заданной температуры внутри).

А также сумма этих разностей за некоторый период времени (месяц, сезон, год).SEER (сокращенно Seasonal Energy Efficiency Ratio — мера сезонной энергоэффективности) — общее количество холода, вырабатываемое кондиционером в течение года в условиях нормальной эксплуатации (БТЕ), деленное на общую подводимую электроэнергию в течение того же периода (Вт⋅ч).Эти наглядные инженерные параметры позволяют упростить расчеты по подбору оборудования, и совместно с другими факторами используются для оценки энергетических потребностей периода охлаждения.

Они не могут заменить подробных расчетов, но дают возможность с приемлемой точностью выполнять быстрые энергетические оценки. Однако CDD и SEER не позволяют выделить и учесть потребности в явной и/или скрытой холодо-производительности. Одним из основных показателей, характеризующих величину явной и скрытой теплоты, является отношение явной теплоты к общей теплоте SHR (Sensible Heat Ratio).

Этот показатель определяет долю общей производительности по явной или скрытой (1 – SHR) теплоте [13] и является первым ориентиром для предварительной подготовки воздуха. Но, несмотря на наглядность, SHR, как мы увидим ниже, не дают возможность на стадии проектирования легко определить общую нагрузку систем HVAC за продолжительный период времени (обычно за год), даже если нет сомнений в объективных значениях SHR.

Необходим более эффективный метод определения холодильной нагрузки. В [14] приводится несложный инженерный подход для определения явной и скрытой холодильной нагрузки и быстрого сопоставления нагрузки в разных географических точках. Для этого предлагается использовать параметр VLI (Ventilation Load Index), который можно перевести как «индекс тепловой нагрузки при вентиляции».

Параметр позволяет рассчитывать и проектировать системы HVAC с эффективной подачей именно того количества воздуха, который в соответствии с нормативными документами считается целесообразным для поддержания комфорта в зданиях. VLI представляет полную годовую тепловую нагрузку, необходимую для обработки воздушного потока в количестве 1 scfm (кубический фут в минуту в стандартных условиях) при подаче воздуха с улицы в помещение в течение одного года.

Стандартные условия соответствуют температуре 70 °F при нормальном атмосферном давлении 14,696 psi (фунт силы/дюйм2). При этих условиях воздух имеет массовую плотность 0,075 lb/ft3 (фунт массы/фут3). Тепловая нагрузка в данном случае измеряется в холодильных тонночасах (tonhrs), поэтому VLI имеет размерность tonhrs/(scfmyear).

К сожалению, в этой и других рассмотренных работах используется исключительно британская система единиц (фунт массы, фут, БТЕ и др.). В [14] упоминается о том, что параметр VLI, рассчитанный в метрических единицах кВт⋅ч/(л/с⋅год), имеет такой же порядок, как и в tonhrs/(scfmyear). Однако связь между ними там не приводится. Для России и европейских стран более привычной является метрическая система единиц, и для приточного и вытяжного потоков воздуха единицей расхода в подавляющем большинстве случаев является м3/ч, а не л/с (1 л/с = 3,6 м3/ч).

В метрической системе, по аналогии, параметр VLI будет представлять годовую тепловую нагрузку (кВт⋅ч), необходимую для обработки приточного воздуха в количестве 1 м3/ч в стандартных условиях, которые соответствуют температуре 20 °C при нормальном атмосферном давлении 101,325 кПа. В этих условиях плотность воздуха составляет 1,205 кг/м3. Тогда соотношение между метрическими и британскими единицами VLI будет следующим:1 кВт⋅ч/(м3/ч⋅год) == 0,4835 tonhrs/(scfmyear) = 3,6 кВт⋅ч/(л/с⋅год).

Параметр VLI состоит из двух слагаемых: первое соответствует скрытой (осушающей) нагрузке, а второе — явной (охлаждающей).Форма записи параметра будет такой: «VLI 6,7 + 1,1» или «VLI 6,7 vs 1,1».Чтобы рассчитать параметр VLI для данной местности, надо сравнить значения температуры ti и влажности (влагосодержания di) наружного воздуха с требуемыми для кондиционируемого помещения температурой t0 и влажностью (влагосодержанием d0).

При этом необходимо решить, какие именно значения температуры и влажности следует использовать в качестве исходных данных (t0 и d0).Разумеется, для разных приложений исходные параметры внутри здания могут различаться. Отечественные нормативные документы [15] предписывают для теплого периода года оптимальные нормы температуры 22–25 °С, а относительной влажности внутри помещений — 60–30 %.

После выбора исходных данных (t0 и d0) для каждого часа года определяются разности температур и влаго-содержаний между значениями параметров снаружи и внутри помещений, и выполняется расчет удельных значений скрытой и явной теплоты за iй час года для 1 кг воздуха [кДж/(кг⋅ч)]:

где rw — удельная теплота парообразования воды, при стандартных условиях rw = 2454 кДж/кг; di и d0 — влагосодержание наружного воздуха для iго часа и заданное влагосодержание внутри помещения, г/кг; 1/1000 кг/г — коэффициент для перевода граммов в килограммы; cp — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, при стандартных условиях cp = 1,006 кДж/(кг⋅°С); ti и t0 — температура наружного воздуха для iго часа и заданная температура внутри помещения, °С.

Для тех часов, когда di d0), и наоборот.

Параметр VLI был определен по формулам (3–4), а SHR — по (5), см. табл. 3. Полученные результаты подтвердили выводы работы [14], что в подавляющем большинстве мест скрытые значения VLI превосходят явные в три раза и более (т.е. SHR (0) (24726) (0)

Источник

Методика подбора сплит-системы от компании DAICHI

Выбирая сплит-систему, проектировщик должен определить тепловую нагрузку на кондиционер и найти оборудование с превышающей ее холодопроизводительностью, соответствующее заданным температурным условиям. Со стороны задача кажется несложной, однако это совсем не так.

Кондиционер – устройство многорежимное. В процессе его работы могут изменяться температура и влажность воздуха как снаружи, так и внутри помещения. Разработчики постоянно совершенствуют технику, делая возможным ее применение в самых разных условиях.

Результаты конструкторского труда представляются производителем в виде температурных диапазонов применения (рис. 1) и таблиц технических характеристик (таблица 1).

Для режима охлаждения температура наружного воздуха представлена по сухому термометру.

Рабочий диапазон ограничен предельно допустимыми для данной модели кондиционера значениями температур (давлений) конденсации холодильного агента. Ограничение по температуре воздуха в помещении вызвано тем, что она сильно влияет на количество тепла, поступающее на испаритель внутреннего блока (тепловую нагрузку), а холодильный контур может надежно работать только в ограниченном диапазоне нагрузок. Поскольку нагрузкой для него является не только явное, но и скрытое тепло (теплота конденсации паров воды из воздуха помещения), границы применения приводятся по влажному термометру.

На первом этапе температурный диапазон, заданный заказчиком, сравнивается с теми, что определены производителем техники.

Для кондиционера нанесем область рабочих параметров воздуха в помещении в i-d диаграмме (рис. 2). Границы области определяются линиями минимальной и максимальной температуры по влажному термометру, линиями минимальной и максимальной температур по сухому термометру (область устанавливаемых на пульте управления температур) и линией 80% влажности (задается производителем техники как максимально допустимый уровень влажности воздуха в кондиционируемом помещении).

Получив на i-d диаграмме рабочую область параметров внутреннего блока и убедившись в соответствии их заданию, можно переходить к определению холодопроизводительности оборудования.

На рисунке 2 линии энтальпий влажного воздуха, соответствующие табличным значениям температур мокрого термометра, выделены красным цветом. Это линии постоянной полной холодопроизводительности.

Значения явной холодопроизводительности приводятся в таблицах для конкретного сочетания температур по влажному и сухому термометрам. Соответственно, полная информация (явная и полная холодопроизводительности) представлена только для линии 50% влажности.

Относительная влажность воздуха в кондиционируемом помещении зависит как от кондиционера, так и от посторонних поступлений тепла и влаги. Для рабочей области параметров она может изменяться от 10 до 80%. Явную холодопроизводительность в любой точке рабочего диапазона можно определить, используя имеющуюся техническую информацию и теоретическую модель, описывающую работу кондиционера.

В данной работе мы опирались на рекомендации японской корпорации DAIKIN по анализу технических характеристик кондиционеров для условий, отличающихся от табличных значений. Принятое при этом единственное допущение можно сформулировать так: при одинаковой полной холодопроизводительности кондиционера, независимо от соотношения скрытого и явного тепла, поступающего на теплообменник внутреннего блока, его эффективность (байпас-фактор) остается неизменной.

Математически это можно выразить формулой:

где: SHC₅₀ – явная холодопроизводительность при температуре влажного термометра в условиях относительной влажности 50%, кВт,

G – массовый расход воздуха, кг/с,

Cp – теплоемкость воздуха, кДж/кг,

EDB – температура воздуха по сухому термометру, °С,

EDB50 – температура по сухому термометру при заданной температуре влажного термометра и относительной влажности 50%, °С.

Таким образом можно получить характеристики оборудования для всей области рабочих параметров. Форму представления характеристик также можно выбрать привычной, удобной для анализа возможности применения оборудования. Для расчетных условий по наружному воздуху мы представляем зависимости полной и явной холодопроизводительностей кондиционера от относительной влажности воздуха в помещении при заданной постоянной температуре (рис. 3). Из графика видно, что не только явная, но и полная холодопроизводительность кондиционера существенно зависит от относительной влажности воздуха в помещении.

Неменьший интерес для практического применения представляет возможность определять все параметры процесса обработки воздуха во внутреннем блоке, используя понятие байпас-фактора.

Также возможно определить и соотношение удаляемых кондиционером тепла и влаги – луч процесса (рис. 4), что позволяет рассчитывать влажность воздуха, которая установится в кондиционируемом помещении при работе оборудования.

Считать эти и другие характеристики, строить графики вручную крайне утомительно. Поэтому нами была разработана компьютерная программа “Влажность”, позволяющая упростить эту работу.

Для работы с программой необходимо задать характеристики кондиционера (таблица 2). Они представляют собой “выборку” из таблицы 1 (4 строки по температуре наружного воздуха и 4 столбца по показаниям влажного термометра в помещении), расход воздуха, байпас-фактор и минимальную температуру поверхности теплообменника внутреннего блока.

Последний параметр позволяет учесть влияние работы систем по предотвращению замораживания внутреннего блока. Температура срабатывания системы защиты указывается производителем кондиционера. Если эта информация отсутствует, программа считает ее равной нулю.

Для желающих разобраться с методикой подробнее в электронном приложении к журналу “МИР КЛИМАТА” №49 мы разместили программу и описание алгоритма ее работы.

Используя программу, мы получим значения полной и явной холодопроизводительностей, расчетные значения температур воздуха на выходе из внутреннего блока и поверхности теплообменника, зависимости луча процесса обработки воздуха во внутреннем блоке кондиционера от относительной влажности воздуха в помещении.

Для подбора оборудования DAIKIN предлагает определять поступление тепла в помещение как сумму теплопоступлений через ограждающие конструкции, световые проемы, с вентиляционным воздухом и внутренними тепловыделениями от оборудования и людей. В DAICHI по методике расчета теплопоступлений DAIKIN разработана программа “Тепло 2”.

Обычно при расчете теплопоступлений относительную влажность воздуха принимают равной 50%. В реальности же она может составлять от 35 до 55%, что означает изменение величины теплопоступления на 5-25%.

Разрешить эту неопределенность можно, только совместно решая задачи расчета тепло-влагопоступлений в помещение и удаления тепла и влаги кондиционером. Последовательность шагов при этом будет следующей:

Приведенная в данной статье методика подбора сплит-системы позволяет обоснованно подойти к выбору оборудования для нестандартных условий применения, анализировать работу оборудования в помещениях с отличными от нормативных тепло- или влаговыделениями, где традиционные рекомендации приводят к значительным погрешностям.

Возможности программы “Влажность” на конкретных примерах подбора и сравнения оборудования мы рассмотрим в последующих номерах журнала “МИР КЛИМАТА”.

Новосельцев И.А.,ведущий специалист компании DAICHI

Источник