Сравнение центральных систем кондиционирования воздуха с автономными типа "сплит"

В настоящей статье сравниваются энергопотребление и стоимость центральной СКВ и сплит-систем для высотного (29-этажного) офисного здания, при этом учитываются первоначальные затраты, затраты на ремонт и обслуживание и другие факторы. Площадь здания составляет 5 303 м² (такая небольшая площадь объясняется высокими ценами на недвижимость в Гонконге). Центральная СКВ с холодильной станцией обслуживает первые четыре этажа; на всех остальных этажах в конторских помещениях, а также в лифтовом вестибюле на первом этаже установлены сплит-системы.

Анализ затрат на систему за срок службы

Системы сравнивались по приведенным затратам за срок службы, включающим первоначальные затраты (проектирование, затраты на приобретение оборудования, монтаж, приемка) и эксплуатационные затраты (электроэнергия, трудозатраты и стоимость материалов на обслуживание, ремонт). Амортизация капитальных затрат на обе системы показана в табл. 1. В этом здании капитальные затраты в расчете на единицу площади кондиционируемых помещений для центральных систем существенно выше, чем для сплит-систем. Для центральных систем эта величина составляет $ 502, а для сплит-систем - $ 198.

Были проанализированы затраты на срок службы для систем различной производительности по тому и другому типу, результаты анализа представлены на рис. 1. Из графика видно, что для обоих рассматриваемых типов систем рост производительности приводит к росту затрат, однако темпы роста при этом различны. Затраты для центральных СКВ остаются более высокими, пока обслуживаемая площадь не превышает 1 180 м². Таким образом, когда выбор систем производится только по стоимости и обслуживаемая площадь не менее 1 180 м² (критическое значение), в рассматриваемом здании преимущество имеют центральные СКВ.

Однако различные нормы амортизационных отчислений и другие особенности проектных решений оказывают влияние на величину затрат и наклон графиков. Критическое значение обслуживаемой площади также изменяется. Например, влияние норм амортизационных отчислений иллюстрируется данными табл. 2. Снижение величины амортизации приводит к уменьшению "критической" площади обслуживания.

Данные по стоимости оборудования были получены у различных фирм - поставщиков кондиционеров; эксплуатационные расходы определялись на основе анализа статистических данных. Основные параметры приведены в табл. 3.

Энергопотребление

Был проведен мониторинг сравниваемых систем с целью определения годового потребления энергии. Результаты сравнения представлены на рис. 2. Потребление электрической энергии составляет соответственно 126 кВт·ч/м² для центральной системы и 170 кВт·ч/м² для сплит-системы. Таким образом, годовые затраты энергии для сплит-системы примерно на 35 % выше. Разница более заметна в летнее время, когда тепловая нагрузка на систему больше. Повышенная энергоемкость сплит-систем объясняется более низкой эффективностью использования электроэнергии.

Качество работы систем кондиционирования

Для сравнения качества работы двух систем кондиционирования воздуха проводились измерения температуры воздуха по сухому и мокрому термометрам в различных обслуживаемых помещениях. На рис. 3 показано изменение температуры в течение дня в помещениях, обслуживаемых сравниваемыми системами (при типичной для климата и времени года температуре наружного воздуха). Из графика видно, что сплит-системы обеспечивают меньшую устойчивость температуры воздуха в помещении главным образом из-за недостатков системы регулирования температуры в этих системах. Максимальный диапазон колебаний температуры составил 5,2°С. Большие колебания температуры воздуха в помещении снижают уровень комфорта и отрицательно сказываются на производительности труда служащих.

Хотя первоначальные затраты на сплит-системы кондиционирования воздуха ниже, качество их работы хуже из-за больших колебаний температуры воздуха в помещениях. Поскольку подача свежего воздуха возможна только через открытые окна, качество воздуха в помещениях также более низкое по сравнению с создаваемым центральными СКВ из-за отсутствия очистки наружного воздуха. Таким образом, с точки зрения качества работы предпочтение следует отдать центральным СКВ.

Опрос пользователей

Для выявления субъективных оценок удобства эксплуатации различных систем кондиционирования был проведен опрос пользователей этих систем. Наибольшее число жалоб относилось к колебаниям температуры и высокому удельному энергопотреблению сплит-систем. Однако, при этом большинство опрошенных все же предпочитают сплит-системы, так как их удобнее включать и выключать. Обследование показало, что 75 % пользователей сплит-систем выключали кондиционеры в зимнее время для экономии энергии. Лишь половина пользователей центральных СКВ выключали зимой вентиляторные доводчики (в Гонконге оплата за центральные СКВ производится в зависимости от обслуживаемой площади и ориентации помещения).

В результате собеседований выяснилось, что пользователи выбирают сплит-системы по причине невысокой стоимости и удобства включения-выключения, не придавая значения суммарным затратам за срок службы, показателю качества воздуха, безопасности и прочим факторам. Если бы в центральных СКВ измерение расхода энергии производилось отдельно для каждого помещения и оплата исчислялась в зависимости от этой величины, у пользователей появился бы стимул экономии энергии и, возможно, именно эти системы стали более популярными.

Сравнение по другим показателям

При выборе типа систем кондиционирования для коммерческих зданий многое принимается в расчет. Такие факторы, как комфорт, надежность, местные обычаи и др., достаточно сложно оценивать [3]. Характеристики сравниваемых систем приведены в табл. 4. Из таблицы видно, что центральные системы кондиционирования воздуха обладают преимуществами по сравнению со сплит-системами: более высокой располагаемой холодопроизводительностью, лучшей системой регулирования холодопроизводительности в соответствии с текущей нагрузкой, повышенной эффективностью, большим сроком службы и т. д.

Выводы

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

Полные первоначальные затраты на центральную СКВ составляют $ 5,414/фут², а на сплит-систему - $ 2,136/фут². В рассматриваемом здании первоначальные затраты для центральных СКВ в расчете на единицу площади охлаждаемых помещений существенно выше. Хотя кондиционеры типа "сплит" обходятся дешевле, качество кондиционирования воздуха при этом более низкое из-за больших колебаний температуры воздуха в помещениях.

Затраты за срок службы той и другой системы возрастают с увеличением обслуживаемой площади, но темп роста затрат при этом различен. При норме амортизации 7 % критическая величина обслуживаемой площади составляет 1 180 м². При другом значении амортизации и различиях в проекте критическая величина обслуживаемой площади может измениться.

Годовой расход энергии сплит-системами примерно на 35 % больше, чем центральными СКВ; это различие особенно очевидно в летнее время.

Несмотря на то, что пользователи сплит-систем жалуются на большие колебания температуры в помещениях и значительные энергозатраты, они все же отдают предпочтение именно этим системам.

Для крупных зданий с большой зоной обслуживания рекомендуется использовать центральные системы кондиционирования, так как они в этом случае имеют преимущества по первоначальным затратам, энергосбережению, качеству воздуха в помещениях, регулированию, обслуживанию и др. Если в таких зданиях существующие сплит-системы заменить центральными, срок окупаемости затрат, например для условий Гонконга, составит 3,9 года.

Литература

1. Hawthorne C. Проектирование сплит-систем кондиционирования воздуха. - "Building services Journal", март, 1999.
2. Справочник ASHRAE. Системы ОВК и их применение. 1987, с. 1.1-1.10.
3. Справочник ASHRAE. Системы и оборудование ОВК. 1986, с. 45.1-45.6.
4. O. M. Al-Rabghi, M. H. Al-Beirutty, K. A. Fathalah. Измерение и расчет потребления электроэнергии системами кондиционирования в зависимости от площади обслуживаемых помещений. Energy conversion&Managment. 1999, 40 (14):1527-1542.
5. Справочник CIBSE. Эксплуатация и затраты на обслуживание. Раздел B18. 1986, с. 1-7.

Перепечатано с сокращениями из журнала ASHRAE.

Перевод с английского О. П. Булычевой.