Войти
Эффективность кондиционеров часто оценивается по сезонному коэффициенту энергоэффективности (SEER), который равен определено Институтом кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения в его стандарте AHRI 210/240 2008 г. «Рейтинг производительности унитарного оборудования для кондиционирования воздуха и воздушного теплового насоса». Аналогичным стандартом является европейский сезонный коэффициент энергоэффективности (ESEER).
Оценка SEER блока - это мощность охлаждения в течение типичного сезона охлаждения, деленная на общее количество потребляемой электроэнергии за тот же период. Чем выше рейтинг SEER блока, тем он более энергоэффективен. В США SEER - это отношение охлаждения в британской тепловой единице (BTU) к потребляемой энергии в ватт-часах. Коэффициент полезного действия (COP ), более универсальный безразмерный показатель эффективности, обсуждается в следующем разделе.
Например, рассмотрим кондиционер с мощностью 5000 БТЕ / ч (1465 Вт холодопроизводительности) с SEER 10 БТЕ / Вт · ч, работающий в общей сложности 1000 часов в течение годового сезона охлаждения ( например, 8 часов в день в течение 125 дней).
Общая годовая мощность охлаждения будет:
При SEER 10 БТЕ / Вт · ч, годовое потребление электроэнергии будет примерно:
Среднее потребление энергии также можно рассчитать более просто:
Если ваши затраты на электроэнергию составляют 20 ¢ / кВт · ч, то ваши затраты на час работы будут:
Коэффициент энергоэффективности (EER) конкретного охлаждающего устройства - это отношение выходной энергии охлаждения (в БТЕ / ч) к входной электрической энергии. энергозатратность (в ваттах) в заданной рабочей точке. EER обычно рассчитывается с использованием внешней температуры 95 ° F и внутренней температуры (фактически возвратного воздуха) 80 ° F и относительной влажности 50%.
EER связан с коэффициентом полезного действия (COP ), обычно используемым в термодинамике, с основным отличием в том, что COP охлаждающего устройства является единичным меньше, потому что числитель и знаменатель выражены в одних и тех же единицах. EER использует смешанные единицы, поэтому он не имеет непосредственного физического смысла и получается путем умножения COP (или EER) на коэффициент преобразования из БТЕ / ч в ватты: EER = 3,41214 × COP (см. британский термический блок ).
Сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER) также представляет собой COP (или EER), выраженный в БТЕ / ч / Вт, но вместо того, чтобы оцениваться при одном рабочем состоянии, он представляет собой ожидаемую общую производительность для типичного годовая погода в данном месте. Таким образом, SEER рассчитывается для одной и той же внутренней температуры, но в диапазоне наружных температур от 65 ° F (18 ° C) до 104 ° F (40 ° C), с определенным заданным процентом времени в каждом из 8 интервалов, охватывающих 5 ° F (2,8 ° C). В этом рейтинге не учитываются различные климатические условия, поскольку он предназначен для указания того, как на EER влияет диапазон наружных температур в течение сезона охлаждения.
Типичный EER для бытовых центральных холодильных агрегатов = 0,875 × SEER. SEER - это более высокое значение, чем EER для того же оборудования.
Более подробный метод преобразования SEER в EER использует следующую формулу:
SEER, равный 13, приблизительно эквивалентен EER, равному 11, и COP, равному 3,2, что означает, что из помещения удаляется 3,2 единицы тепла за единица энергии, используемая для работы кондиционера.
SEER и EER кондиционера ограничены законами термодинамики. Процесс охлаждения с максимально возможной эффективностью - это цикл Карно. КПД кондиционера, использующего цикл Карно:
где 
При наружной температуре 95 ° F (35 ° C) и температуре в помещении 80 ° F (27 ° C) приведенное выше уравнение дает (когда температуры преобразуются в Кельвина или Ренкина) COP 36 или EER 120. Это примерно в 10 раз эффективнее, чем обычный домашний кондиционер, доступный сегодня.
Максимальный EER уменьшается по мере увеличения разницы между температурой внутреннего и наружного воздуха и наоборот. В пустынном климате, где температура наружного воздуха составляет 120 ° F (49 ° C), максимальный COP снижается до 13 или EER 46 (для температуры в помещении 80 ° F (27 ° C)).
Максимальный SEER может быть рассчитан путем усреднения максимального EER в диапазоне ожидаемых температур для сезона.
Рейтинг SEER отражает общую эффективность системы на сезонной основе, а EER отражает энергоэффективность системы при одном конкретном рабочем состоянии. Обе оценки полезны при выборе продуктов, но для сравнения необходимо использовать одну и ту же оценку.
Значительную экономию энергии можно получить за счет более эффективных систем. Например, при обновлении с SEER 9 до SEER 13 потребление энергии снижается на 30% (равно 1 - 9/13). Утверждается, что это может привести к экономии энергии до 300 долларов в год, в зависимости от интенсивности использования и стоимости электроэнергии.
С существующими блоками, которые все еще функционируют и обслуживаются в хорошем состоянии, с учетом временной стоимости денег, сохранение существующих блоков, а не их упреждающая замена, может быть наиболее рентабельным. Однако эффективность кондиционеров со временем может значительно снизиться.
Но при замене оборудования или при выборе новых установок доступны различные SEER. Для большинства приложений минимальные или почти минимальные блоки SEER являются наиболее экономически эффективными, но чем дольше сезоны охлаждения, тем выше затраты на электроэнергию и чем дольше покупатели будут владеть системами, тем более оправданным будет постепенное увеличение количества блоков SEER. Теперь доступны жилые сплит-системы кондиционеров мощностью 20 или более SEER. Более высокие блоки SEER обычно имеют змеевики большего размера и несколько компрессоров, некоторые также имеют переменный поток хладагента и переменный поток подаваемого воздуха.
В 1987 году было принято законодательство, вступившее в силу в 1992 году, требующее минимального рейтинга SEER, равного 10. Редко можно увидеть системы с рейтингом ниже SEER 9 в Соединенных Штатах, потому что устаревшие, существующие блоки заменяется новыми, более эффективными.
Начиная с января 2006 года требовалось минимум 13 SEER. Соединенные Штаты требуют, чтобы системы для жилых помещений, произведенные после 2005 года, имели минимальный рейтинг SEER, равный 13. Для центральных кондиционеров, отвечающих требованиям ENERGY STAR, необходимо иметь значение SEER не менее 14,5. Оконные блоки освобождены от этого закона, поэтому их SEER по-прежнему составляет около 10.
В 2011 году Министерство энергетики США (DOE) пересмотрело правила энергосбережения, чтобы ввести повышенные минимальные стандарты и региональные стандарты для жилых систем HVAC. Региональный подход учитывает различия в оптимизации затрат, обусловленные региональными климатическими различиями. Например, установка кондиционера с очень высоким показателем SEER в штате Мэн, на северо-востоке США, не принесет больших выгод.
С 1 января 2015 г. в Юго-Восточном регионе Соединенных Штатов Америки должно быть не менее 14 SEER. Юго-восточный регион включает Алабаму, Арканзас, Делавэр, Флориду, Джорджию, Гавайи, Кентукки, Луизиану, Мэриленд, Миссисипи, Северную Каролину, Оклахому, Южную Каролину, Теннесси, Техас и Вирджинию. Точно так же центральные кондиционеры сплит-системы, установленные в Юго-Западном регионе, должны иметь минимум 14 SEER и 12,2 EER, начиная с 1 января 2015 года. Юго-западный регион состоит из Аризоны, Калифорнии, Невады и Нью-Мексико. Центральные кондиционеры сплит-системы, установленные во всех других штатах за пределами Юго-Восточного и Юго-западного регионов, должны по-прежнему составлять не менее 13 SEER, что является текущим национальным требованием.
Было много новых достижений в области эффективных технологий. последние 10 лет, которые позволили производителям резко повысить свои рейтинги SEER, чтобы оставаться выше требуемых минимумов, установленных Министерством энергетики США.
Электрическая мощность обычно измеряется в киловаттах (кВт). Электрическая энергия обычно измеряется в киловатт-часах (кВтч). Например, если электрическая нагрузка, потребляющая 1,5 кВт электроэнергии, эксплуатируется в течение 8 часов, она потребляет 12 кВтч электроэнергии. В Соединенных Штатах с бытового потребителя электроэнергии взимается плата в зависимости от количества потребляемой электроэнергии. В счете потребителя электроэнергетическая компания указывает количество электроэнергии в киловатт-часах (кВтч), которое потребитель использовал с момента выставления последнего счета, и стоимость энергии за киловатт-час (кВтч).
Размеры кондиционеров часто выражаются в тоннах охлаждения, где 1 тонна охлаждения равна 12 000 БТЕ / ч (3,5 кВт). 1 тонна охлаждения равняется количеству энергии, которое необходимо непрерывно в течение 24 часов, чтобы растопить 1 тонну льда. Годовая стоимость электроэнергии, потребляемой блоком кондиционирования воздуха 72000 БТЕ / ч (21 кВт) (6 тонн), работающим 1000 часов в год, с рейтингом SEER 10 и стоимостью электроэнергии 0,12 доллара США за киловатт-час (кВтч):
Пример 1:
Пример 2. В жилом доме недалеко от Чикаго есть кондиционер с холодопроизводительность 4 тонны и рейтинг SEER 10. Установка работает 120 дней в году по 8 часов в день (960 часов в год), а стоимость электроэнергии составляет 0,10 доллара за киловатт-час. Какова годовая стоимость электроэнергии, необходимой для работы кондиционера? Сначала мы переводим тонны охлаждения в БТЕ / ч:
Годовая стоимость электроэнергии составляет:
Сегодня там кондиционеры с мини-сплит (без воздуховодов) доступны с рейтингом SEER до 42. На выставке AHR Expo 2014 компания Mitsubishi представила новый кондиционер с мини-сплит-системой без воздуховодов с рейтингом SEER 30,5. GREE также опубликовал мини-рейтинг 30,5 SEER в 2015 году. Компания Carrier представила бесканальный кондиционер 42 SEER во время выставки Consumer electronic Show (CES) в Лас-Вегасе в 2018 году. Carrier является частью UTC Climate, Controls Security, подразделения United Technologies Corp. Традиционные системы кондиционирования воздуха с воздуховодами имеют максимальные рейтинги SEER немного ниже этих уровней. Кроме того, практически центральные системы будут иметь достигнутый коэффициент энергоэффективности на 10–20% ниже, чем указано на паспортной табличке, из-за потерь, связанных с воздуховодом.
Кроме того, существуют бытовые блоки переменного тока с заземлением с рейтингом SEER до 75. Однако эффективный КПД наземного теплового насоса зависит от температуры грунта или используемого источника воды. В жарком климате температура грунтовых или поверхностных вод намного выше, чем в холодном климате, и поэтому такая эффективность не может быть достигнута. Кроме того, рейтинговая схема ARI для тепловых насосов, работающих на земле, позволяет им в значительной степени игнорировать требуемую мощность насоса в своих номинальных характеристиках, что делает достижимые значения SEER часто практически ниже, чем у оборудования источника воздуха с наивысшим КПД, особенно для воздушного охлаждения. Существует множество технологий, которые позволят в ближайшем будущем повысить рейтинги SEER и EER. Некоторые из этих технологий включают роторные компрессоры, инверторы, бесщеточные двигатели постоянного тока, приводы с регулируемой скоростью и интегрированные системы.
Холодильный цикл может работать как тепловой насос для отвода тепла от на открытом воздухе в более теплый дом. Тепловой насос с более высоким рейтингом SEER для режима охлаждения также обычно будет более эффективным в режиме нагрева, рассчитанном с использованием HSPF. При работе в режиме обогрева тепловой насос обычно более эффективен, чем резистивный нагреватель. Это связано с тем, что обогреватель может преобразовывать только входящую электрическую энергию напрямую в выходную тепловую энергию, а тепловой насос также передает тепло извне. В режиме обогрева коэффициент полезного действия - это отношение выделяемого тепла к энергии, потребляемой устройством. Идеальный резистивный нагреватель, преобразующий 100% входящего электричества в выходное тепло, имел бы COP = 1, что эквивалентно 3,4 EER. Тепловой насос становится менее эффективным при снижении наружной температуры, и его производительность может стать сопоставимой с резистивным нагревателем. Для теплового насоса с минимальной эффективностью охлаждения 13 SEER это обычно ниже −10 ° F (−23 ° C).
Более низкие температуры могут привести к тому, что тепловой насос будет работать ниже эффективности резистивного нагревателя, поэтому обычные тепловые насосы часто включают змеевики нагревателя или дополнительный нагрев от сжиженного нефтяного газа или природного газа, чтобы предотвратить низкоэффективную работу холодильного цикла. Тепловые насосы для «холодного климата» предназначены для оптимизации КПД при температурах ниже 0 ° F (–18 ° C). В случае холодного климата наиболее эффективным решением являются водяные или грунтовые тепловые насосы. Они используют относительно постоянную температуру грунтовых вод или воды в большом замкнутом контуре, чтобы смягчить разницу температур летом и зимой и улучшить производительность круглый год. Летом цикл теплового насоса меняется на противоположный, чтобы он работал как кондиционер.
