Вентиляция и холодоснабжение
Энергетическое обследование систем вентиляции и холодоснабжения позволяет определить, насколько фактический расход воздуха и потребление холода соответствуют потребностям помещений. В ходе обследования сопоставляют воздухообмен по назначению зон, параметры наружного и приточного воздуха, режимы вентиляторов, холодильных установок и автоматики. Основная задача — разграничить затраты на перемещение воздуха, его нагрев или охлаждение и работу оборудования, обеспечивающего холодоснабжение.
Вентиляция и холодоснабжение связаны общей тепловой нагрузкой здания, но используют энергоресурсы по-разному. Вентиляционное оборудование расходует электроэнергию на перемещение воздуха, а подготовка притока может требовать дополнительной теплоты или холода. Холодильные установки обеспечивают отвод тепла, величина которого зависит от наружных условий, внутренних теплопоступлений и эксплуатации помещений. Поэтому повышенное энергопотребление нельзя автоматически объяснять неисправностью вентилятора или низкой эффективностью холодильной машины.
Границы обследования вентиляции и холодоснабжения
Обследование начинают с определения воздушного и холодильного контуров, их назначения и энергетических связей. Воздушный контур обеспечивает подачу, удаление и подготовку воздуха. Холодильный контур обеспечивает отвод теплоты от обслуживаемых помещений или связанных инженерных систем.
Для оценки воздушного контура необходимо установить фактический расход воздуха, его параметры на входе и выходе соответствующей установки, продолжительность работы вентиляторов и условия регулирования. Эти показатели позволяют связать потребление ресурсов с выполняемой функцией воздухообмена.
Для холодильного контура определяют фактическую тепловую нагрузку, режим работы холодильного оборудования и соответствующее электрическое потребление. Если установка обслуживает несколько потребителей, необходимо установить границу, в которой измеряется суммарная нагрузка.
Связь между контурами возникает при охлаждении приточного воздуха. В этом случае увеличение расхода воздуха может увеличить потребность в холоде, даже если характеристики самой холодильной установки не изменились.
Поэтому расходы электроэнергии вентиляторов и холодильного оборудования анализируют раздельно, а затем сопоставляют с общей задачей поддержания необходимых параметров помещений.
Исходные данные для энергетического обследования
Основными исходными данными являются сведения о необходимом воздухообмене по назначению зон, параметры наружного и приточного воздуха, графики работы установок и электрические профили потребления.
Назначение помещений определяет требуемую функцию вентиляции. При обследовании необходимо учитывать, какие зоны обслуживает оборудование и какая потребность в воздухообмене соответствует их фактическому использованию.
Параметры наружного и приточного воздуха необходимы для оценки тепловой нагрузки на его подготовку. Разность температур характеризует одну из составляющих изменения теплового состояния воздуха, однако при наличии существенной влажностной нагрузки необходимо учитывать также влагосодержание.
Графики работы оборудования показывают продолжительность включения вентиляторов, компрессоров и регулирующих устройств. Электрические профили позволяют сопоставлять энергопотребление с фактическим режимом работы.
Дополнительно используют актуальные схемы оборудования и журналы эксплуатации. При наличии протоколов поверки измерительных приборов и результатов технических замеров проверяют достоверность соответствующих показателей.
Для правильного анализа данные должны относиться к согласованным временным интервалам. Если расход воздуха измерен в одном режиме, а электрическая мощность зарегистрирована при другом, определить фактическую энергоёмкость установки по такому сопоставлению невозможно.
Фактический воздухообмен и потребность помещений
Объём воздуха, подаваемого и удаляемого вентиляционными установками, должен рассматриваться относительно назначения обслуживаемых помещений.
Избыточный воздухообмен является одним из возможных механизмов повышенного энергопотребления. Если установка перемещает больше воздуха, чем требуется для соответствующей функции, могут увеличиваться затраты на работу вентиляторов и подготовку притока.
Однако большой расход воздуха сам по себе не подтверждает перерасход. Для некоторых эксплуатационных режимов повышенный воздухообмен может быть необходим. Поэтому специалист сначала устанавливает требуемые условия, затем сопоставляет их с фактическими измерениями.
При обследовании необходимо определить, какие зоны обслуживает установка и изменяется ли их использование во времени. Если помещения имеют различные графики занятости, режим работы общего вентиляционного оборудования следует оценивать с учётом всех связанных зон.
Если измерения показывают расход выше необходимого, возникает основание проверить настройки системы. При этом изменение воздухообмена должно сохранять предусмотренные условия эксплуатации помещений.
Нагрев и охлаждение приточного воздуха
Приточный воздух может требовать нагрева или охлаждения перед поступлением в помещения. Энергетическая нагрузка такой подготовки зависит от количества воздуха, его исходного состояния и требуемых параметров подачи.
При нагреве притока необходимо учитывать температуру наружного воздуха и требуемую температуру подачи. При охлаждении дополнительно имеет значение влажность, поскольку обработка воздуха может сопровождаться изменением его влагосодержания.
Поэтому тепловую нагрузку нельзя во всех случаях определять только по температурному перепаду. Для процессов, сопровождающихся изменением влажности, необходимо учитывать соответствующее изменение состояния влажного воздуха.
Если фактический воздухообмен превышает необходимый, возрастают и объёмы воздуха, которые требуется подготовить. Такое увеличение способно отразиться на потреблении теплоты или холода без каких-либо изменений характеристик теплообменного оборудования.
Для проверки специалист сопоставляет расход воздуха, параметры наружной среды, состояние притока и продолжительность работы установки.
Без этих показателей нельзя достоверно установить, какая доля потребления связана с полезной подготовкой воздуха, а какая требует дополнительной проверки режима вентиляции.
Электропотребление вентиляторов
Вентиляторы расходуют электрическую энергию на перемещение воздуха через воздуховоды и другие элементы вентиляционной системы. Их потребление зависит от фактического режима работы и условий прохождения воздушного потока.
Для энергетического обследования необходимо сопоставить электрическую мощность вентиляторов с расходом воздуха и продолжительностью эксплуатации.
Если установленная мощность оборудования велика, это ещё не означает, что установка постоянно потребляет соответствующую электрическую мощность. Фактический расход энергии определяется рабочими режимами и временем их действия.
При изменяемой производительности необходимо учитывать работу регулирования. В отдельных режимах снижение расхода воздуха может уменьшать потребление электропривода, но конкретный результат зависит от характеристик вентилятора и системы.
Поэтому расчёт возможной экономии нельзя выполнять исключительно по паспортной мощности или условному проценту уменьшения производительности.
Результатом проверки становится сопоставление фактического воздухообмена с электрическими затратами на его обеспечение и определение необходимости дополнительной диагностики вентиляционной установки.
Загрязнение фильтров и сопротивление воздушному потоку
Фильтры являются элементами вентиляционной системы, влияющими на условия прохождения воздуха. При загрязнении фильтрующего материала сопротивление воздушному потоку может увеличиваться.
Это способно изменить фактический расход воздуха или условия работы вентилятора. В зависимости от характеристик установки и способа управления электрическое потребление может изменяться по-разному.
Поэтому загрязнение фильтра нельзя автоматически связывать с определённым процентом перерасхода электроэнергии.
При обследовании необходимо сопоставить фактические параметры воздушного потока с рабочим режимом вентилятора и состоянием фильтрующих элементов.
Если появляются основания предполагать повышенное сопротивление, определяют необходимость соответствующей технической проверки. При этом недостаточный расход воздуха может иметь и другие причины, поэтому вывод о загрязнении должен подтверждаться измерениями.
Результат такой проверки позволяет отделить влияние сопротивления воздушного тракта от ошибок регулирования производительности.
Холодильная нагрузка и работа компрессоров
Холодильное оборудование обеспечивает отвод теплоты от обслуживаемых систем. Его электрическое потребление связано с фактической холодильной нагрузкой и эксплуатационным режимом.
При обследовании необходимо установить, какое количество холода требуется потребителям и как изменяется эта потребность во времени.
Компрессорное оборудование рассматривают в связи с фактическим холодильным циклом. Электрическая мощность компрессора характеризует затраты на его работу, но не равна автоматически количеству полезно отведённой теплоты.
Для оценки эффективности необходимо сопоставлять холодильный результат с потреблённой электрической энергией в соответствующей границе.
Если электрическое потребление холодильной установки увеличилось, сначала проверяют изменение тепловой нагрузки. Дополнительные солнечные и внутренние теплопоступления способны повысить потребность в охлаждении даже при неизменном техническом состоянии оборудования.
Поэтому увеличение нагрузки компрессора не является самостоятельным доказательством ухудшения эффективности холодильной машины.
При недостатке измерений результатом становится определение необходимых данных о холодильной нагрузке и электрическом потреблении.
Одновременная работа отопления и охлаждения
Противодействие отопления и охлаждения относится к возможным причинам дополнительного расхода энергоресурсов. Оно возникает, когда связанные системы одновременно выполняют противоположные задачи нагрева и отвода теплоты без соответствующей эксплуатационной необходимости.
При обследовании необходимо установить, какие зоны обслуживаются отоплением, вентиляцией и холодоснабжением, а также как согласованы режимы их работы.
Если в одной зоне одновременно увеличивается подача теплоты и работает охлаждение, появляется основание проверить настройки управления и фактическую потребность помещения.
Однако само совпадение времени работы отопительного и холодильного оборудования ещё не доказывает неэффективность. Системы могут обслуживать разные помещения либо обеспечивать различные необходимые параметры воздуха.
Поэтому необходимо сопоставлять функциональные границы. Для подтверждения противодействия следует установить, что соответствующие потоки воздействуют на одну и ту же тепловую нагрузку.
После этого определяют необходимость проверки алгоритмов управления и технически допустимого согласования режимов.
Настройки автоматики и временные режимы
Автоматика вентиляции и холодоснабжения управляет работой оборудования в зависимости от заданных параметров и фактических условий эксплуатации.
Неудачные настройки способны приводить к работе установок при отсутствии соответствующей потребности, избыточному воздухообмену или несогласованности процессов нагрева и охлаждения.
Для проверки необходимо сопоставить графики включения оборудования, заданные параметры и фактические условия обслуживаемых зон.
Если вентиляционная установка продолжает работать при изменении режима использования помещений, специалист устанавливает, предусмотрена ли такая работа эксплуатационными требованиями.
Если холодильное оборудование поддерживает параметры, не соответствующие фактической потребности, определяют необходимость проверки установок управления.
При этом изменение расписания или уставки не должно нарушать необходимые условия воздухообмена и температурного режима.
Результатом анализа становится определение конкретных настроек, требующих технической проверки, а не безусловная рекомендация сокращать время работы всех установок.
Солнечные и внутренние теплопоступления
На холодильную нагрузку помещений влияют теплопоступления, возникающие не только из-за вентиляции, но и вследствие внешних и внутренних условий.
Солнечное излучение может увеличивать поступление теплоты через ограждающие конструкции и светопрозрачные элементы здания. Внутренние теплопоступления могут быть связаны с эксплуатацией помещений и работой оборудования.
Если такие нагрузки увеличиваются, холодильная установка может потреблять больше электроэнергии, обеспечивая необходимое охлаждение.
Поэтому при анализе повышенного расхода холода необходимо установить, изменились ли условия использования помещений и внешние тепловые воздействия.
Если электрическая мощность холодильного оборудования возросла одновременно с увеличением теплопоступлений, нельзя без дополнительной проверки считать это ухудшением его технической эффективности.
Для достоверного вывода сопоставляют холодильную нагрузку и электрическое потребление при согласованных эксплуатационных условиях.
Совместная программа измерений
Воздушный и холодильный контуры связаны тепловой нагрузкой, поэтому их необходимо исследовать по согласованной программе измерений.
Для вентиляции определяют фактические расходы воздуха, параметры наружного и приточного потоков, режимы вентиляторов и соответствующие электрические показатели.
Для холодоснабжения устанавливают необходимые измерения холодильной нагрузки, электрического потребления компрессорного оборудования и временных режимов эксплуатации.
Для проверки автоматики сопоставляют заданные параметры с фактической работой оборудования. Если предполагается противодействие отопления и охлаждения, необходимо дополнительно подтвердить функциональную связь соответствующих зон.
Особое значение имеет одновременность измерений. Расход воздуха, измеренный в одном режиме, нельзя непосредственно сопоставлять с электрической мощностью вентилятора или холодильной машины, зарегистрированной при другой нагрузке.
Если часть необходимых показателей отсутствует, программа должна предусматривать их получение. Расчётные предположения необходимо отделять от подтверждённых измерениями результатов.
Результат обследования и границы достоверности
Результатом энергетического обследования становится разграничение задач по движению воздуха и по холодильному циклу с перечнем необходимых одновременных измерений.
Для воздушного контура определяют соответствие фактического воздухообмена потребности обслуживаемых зон, необходимость проверки сопротивления воздушного тракта и режимов вентиляторов.
Для холодильного контура устанавливают связь электрического потребления с фактической тепловой нагрузкой и определяют, какие показатели необходимы для оценки эффективности оборудования.
Отдельно рассматривают согласованность автоматики, возможность одновременного нагрева и охлаждения и влияние внешних и внутренних теплопоступлений.
Полученные результаты используют для планирования технической диагностики, разграничения ответственности за вентиляционное и холодильное оборудование и определения последовательности дальнейших действий.
При этом нельзя заранее относить рост электрического потребления к неисправности установки. Сначала необходимо проверить фактическую потребность в воздухообмене и охлаждении, а также продолжительность работы оборудования.
По паспортной мощности вентилятора или холодильной машины нельзя определить годовое энергопотребление без графика фактической работы. Для количественной оценки необходимо учитывать изменение мощности во времени и продолжительность соответствующих режимов.
Энергетическое обследование вентиляции и холодоснабжения позволяет установить, какие энергозатраты необходимы для обеспечения воздушных и температурных условий помещений, а какие требуют дополнительной проверки. Технические решения принимают после подтверждения фактических нагрузок и разграничения причин повышенного потребления.
Другие направления представлены в разделе «Что обследуем». Состав профессиональных работ рассматривается в направлении «Энергоаудит инженерных систем». Взаимосвязь воздухообмена и тепловой нагрузки здания дополнительно раскрывается в материале «Влияние вентиляции на теплопотери и энергопотребление здания».