Холодоснабжение, кондиционирование воздуха
Coolling and air conditioning
  Энергосберегающее климатическое оборудование для объектов связи
Telecom free cooling air conditioning
 
Статьи

Оценка влияния климата и его изменений на энергосберегающую эффективность оборудования с функцией естественного охлаждения

 

В. Суханкин ( гл. энергетик "ОАО МегаФон" )

Б. Финкельштейн ( руководитель направления ООО "ВЕНТСПЕЦСТРОЙ" )

 

Введение

Оборудование с функцией естественного охлаждения (фрикулинга) предназначено для обеспечения климат-контроля объекта, например, базовой станции сотовой связи (БС), за счёт подачи в помещение более холодного наружного воздуха. Поэтому очевидна зависимость эффективности работы такого оборудования от климата региона, в котором оно эксплуатируется.

При большом многообразии погодных условий нашей страны для оптимизации инвестиционной политики необходимо определить территории, где оборудование с функцией фрикулинга наиболее эффективно. Именно в этих регионах следует осуществлять первоочередное внедрение, заранее зная, как поведёт себя это оборудование при тех или иных изменениях климата.

 

1. Критерии эффективности оборудования с функцией фрикулинга

Основной, но не единственной статьёй экономии от внедрения оборудования с функцией фрикулинга является экономия расхода электроэнергии или энергосбережение. Часто забывают и не учитывают в расчётах общей экономии приведённые ниже результаты внедрения и эксплуатации именно промышленного оборудования с функцией фрикулинга, например УВ «ЕНИСЕЙ 2000», (более подробно классификацию и статьи экономии см. Сборник трудов.СПРЭС 2013, стр. 95):

- увеличение в несколько раз ресурса и возможное сокращение с двух до одного кондиционеров типа «сплит»;

- отсутствие необходимости в автономном электронагревателе, аварийной вентиляции, устройстве ротации кондиционеров типа «сплит», функцию которых может выполнить УВ «ЕНИСЕЙ 2000»;

- контроль и стабилизация температуры во всей БС, а не только в месте расположения датчика температуры, благодаря рециркуляции (постоянно осуществляемое УВ ЕНИСЕЙ 2000 движение воздуха с минимальным расходом);

- уменьшение расходов на плановое обслуживание;

- снижение затрат на ликвидацию аварийных ситуаций и ремонт.

            Влияние климата на вышеуказанные критерии эффективности различно по направленности и интенсивности, рассмотрение этого вопроса выходит за рамки данной статьи, которая в дальнейшем будет полностью посвящена экономии расхода электроэнергии в результате внедрения оборудования с функцией фрикулинга.

 

2. Методика оценки

На СПРЭС 2014 была представлена методика оценки ожидаемой годовой экономии расхода электроэнергии от эксплуатации  оборудования с функцией фрикулинга на основании статистических данных экономии УВ ЕНИСЕЙ 2000 (см. Сборник трудов.СПРЭС 2014, стр. 75).

Для прогноза годовой экономии электроэнергии от эксплуатации УВ ЕНИСЕЙ 2000 в любом другом регионе, отличном от Столичного, в котором были получены статистические данные экономии в зависимости от температуры наружного воздуха, необходимо следующее:

 - сравнить условия оцениваемого объекта с тем, на котором было проведено тестирование (БС 8156):

     1. Кондиционеры с фактической энергоэффективностью около 3,2;

     2. Теплоизоляция БС 8156;

3. Климат средней полосы России;

4. Максимально допустимая Т внутри БС +28°С;

5. Рассматриваемый период 1 год;

6. Потребляемая мощность технологического оборудования – 3 кВт (на значение относительной экономии не оказывает существенного влияния, кроме районов крайнего севера).

- построить соответствующее данной климатической зоне распределение температур воздуха по часам, воспользовавшись архивом температур на одном из гидрометеорологических сайтов (например, WEB-сайтом "Расписание Погоды", rp5.ru);

 - определить по этим данным относительную продолжительность температурных интервалов, соответствующих разному характеру фрикулинга:

1. фрикулинг отсутствует (меньше -21 °С);

2. редкий (от -21 до -4 °С);

3. частый (от -3 до +11 °С);

4. интенсивный (от +12 до +23 °С);

5. смешанный (от +24 до +27 °С);

6. фрикулинг отсутствует (больше +27 °С).

 - скорректировать статистические данные процента экономии в каждом температурном интервале БС 8156 с учётом особенностей оцениваемого объекта. Например, если энергоэффективность кондиционеров около 2,5, их расход по сравнению с кондиционерами с энергоэффективностью около 3,2 повысится примерно на 28%, а вместе с ним и общий расход БС возрастёт приблизительно на 7%, что приведёт к увеличению относительной экономии от эксплуатации УВ ЕНИСЕЙ 2000 на 4-5%;

 - вычислить процент экономии электроэнергии как средневзвешенное значение интервального процента экономии (см. Сборник трудов.СПРЭС 2014, стр. 75).

 

            3. Результаты оценки

С помощью вышеприведённой методики была проведена оценка ожидаемой годовой экономии расхода электроэнергии от эксплуатации  оборудования с функцией фрикулинга в 19-ти городах России. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

            4. Анализ результатов

УВ ЕНИСЕЙ 2000, относящийся к промышленному оборудованию с функцией фрикулинга, показывает высокие значения относительной годовой экономии эл.энергии от общего расхода БС практически в любой климатической зоне, так в субтропическом
г. Душанбе, не включённом в табл. 1, оценка экономии составила 17,5%.

Даже минимальное значение оценки экономии УВ ЕНИСЕЙ 2000 – 13,7% в
г. Дудинка, где больше 3-х месяцев стоит температура ниже -21 °С, позволяет широко использовать данное оборудование на БС с потребляемой мощностью технологического оборудования менее 3 кВт. Для объектов с более высокой тепловой нагрузкой фрикулинг будет необходим и при температуре ниже -21 °С, к чему конструкция и логика работы УВ ЕНИСЕЙ 2000 прекрасно подготовлены. Поэтому фактическая экономия существенно превысит полученную оценку.

Отклонения экономии рассчитываются от экономии Москвы, поскольку эта оценка экономии на самом деле является фактической годовой экономией, полученной на БС 8156, и статистические данные процента экономии в каждом температурном интервале на этой БС положены в основу методики оценки. Диапазон значений оценок экономии УВ ЕНИСЕЙ 2000 составляет от 13,7% до 21%, или от -30% до +8% относительно 19,5% – экономии Москвы. Если не рассматривать Дудинку, то отклонение оценок экономии составит от -22% до +8%, что показывает незначительное влияние климата на энергоэффективность УВ ЕНИСЕЙ 2000, чего нельзя сказать о ПВВ-Х.

Основные результаты проведённой оценки и их анализ сведены в табл. 2.

Таблица 2

Оборудование с функцией фрикулинга

Относит. годовая экономия эл.энергии от общего расхода БС, %

Отклонение экономии от экономии Москвы, %

Москва

Макси-мальная

Мини-мальная

Максимальной

Минимальной

 

1

2

3

4

5

6

 

 

 

 

 

([3]-[2])/[2]*100%

([2]-[4])/[2]*100%

1

УВ ЕНИСЕЙ

19,5

21,0
Калининград

13,7
Дудинка

8

30

2

ПВВ-Х

4,9

5,6
Мурманск

2,9
Дудинка

14

41

 

                        5. Влияние изменений климата

            С помощью рассматриваемой методики оценки ожидаемой годовой экономии расхода электроэнергии легко оценить как фактическое, так и возможное (с учётом самых невероятных прогнозов) влияние изменения климата данного региона на годовую экономию.

Для этого следует построить интересующее распределение температур воздуха по часам, определить по нему относительную продолжительность температурных интервалов и вычислить процент экономии электроэнергии, как и в разделе 2, используя при этом статистические данные процента экономии в каждом температурном интервале без какой-либо корректировки, ведь БС остаётся неизменной.

            Полученные результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3

Оборудование с функцией фрикулинга

Относит. годовая экономия эл.энергии от общего расхода БС 8156, %

Отклонение экономии от 2013 г, %

2012 г.

2013 г.

 

1

2

3

4

 

 

 

 

([3]-[2])/[3]*100%

1

УВ ЕНИСЕЙ

19,46

19,49 (фактическая)

0,15

2

ПВВ-Х

4,68

4,86

3,7

            Чтобы показать влияние изменения климата в данном случае Столичного региона на годовую экономию расхода электроэнергии от эксплуатации УВ ЕНИСЕЙ 2000, пришлось увеличить разрядность – настолько оно незначительно. Поэтому можно смело ориентироваться на оценки экономии в табл. 1, которые не сильно изменятся в связи с изменением климата ближайшие несколько лет.

            Зависимость ПВВ-Х от погоды на порядок выше.

 

Выводы

 

Оценка ожидаемой годовой экономии расхода электроэнергии от эксплуатации  УВ ЕНИСЕЙ 2000 в 19-ти городах России показала, что значение этого показателя находится в интервале от 13,7 до 21%, а исключая крайне холодные города (Дудинка и Анадырь), от 16,2 до 21%, что показывает незначительное влияние климата на энергоэффективность УВ ЕНИСЕЙ 2000.

Непромышленное оборудование с функцией фрикулинга, на примере ПВВ-Х, не только имеет оценку ожидаемой годовой экономии расхода электроэнергии от 2,9 до 5,6% (почти в 4-е раза меньше, чем УВ ЕНИСЕЙ 2000), но и значительно зависит от климата.

Влияние ежегодного изменения климата одного и того же региона на годовую экономию расхода электроэнергии от эксплуатации УВ ЕНИСЕЙ 2000 незначительно и исчисляется несколькими десятыми долями процента.

Результатом внедрения и эксплуатации промышленного оборудования с функцией фрикулинга, на примере УВ «ЕНИСЕЙ 2000», является значительная экономия расхода электроэнергии (16-21% от всего потребления БС), увеличение в несколько раз ресурса и возможное сокращение с двух до одного кондиционеров типа «сплит», отказ от электронагревателя, аварийной вентиляции, устройства ротации кондиционеров, стабилизация температуры во всей БС благодаря рециркуляции, уменьшение расходов на плановое обслуживание, ликвидацию аварийных ситуаций и ремонт.

 

Текст