W niniejszym artykule przedstawiono problematykę związaną z wartością wskaźnika ESEER dla odmiennych od EUROVENT parametrów pracy systemu klimatyzacyjnego.

W poprzednim artykule przedstawiono, że wartość wskaźnika SEER zależy od wielu czynników i nie powinna być w sposób obligatoryjny przyjmowana do kalkulacji kosztów eksploatacji systemu klimatyzacji według programu certyfikacji EUROVENT. W szczególności, gdy parametry pracy systemu są odmienne od programu certyfikacji LCP (Liquid Chilling Packages) występują istotne różnice w kosztach eksploatacji. Obowiązujące Rozporządzenie Ministra Infrastruktury zmian tych nie uwzględnia.

Wskaźnik EER liczony dla pełnego obciążenia cieplnego jest kalkulowany jako stosunek mocy chłodniczej do poboru mocy elektrycznej. Wartość EER zależy od parametrów czynników po stronie parowacza i skraplacza, dlatego też w celu wiarygodnego porównania efektywności energetycznej agregatów chłodniczych konieczne jest dokonanie porównania dla takich samych warunków pracy po obu stronach wymienników (parowacza i skraplacza). Na takie możliwości pozwala program certyfikacji EUROVENT – Liquid Chilling Packages, który jednoznacznie precyzuje warunki pracy agregatów chłodniczych (np. dla agregatów ze skraplaczem chłodzonym powietrzem – czysta woda bez domieszek glikolu na parowaczu o temp. 7/12°C, powietrze zewnętrzne wlotowe na skraplacz 35°C).

Wskaźnik EER niestety nie jest najlepszym narzędziem do szacowania kosztów eksploatacji agregatów chłodniczych. Jego wartość jest wyznaczana dla pełnego obciążenia cieplnego. Niestety dla systemów klimatyzacji komfortu przez dłuższy czas występujące obciążenie jest niższe. Szacunkowo wartość pełnego obciążenia cieplnego występuje przez 3÷10% czasu pracy, przez blisko 80÷90% sezonu obciążenie jest mniejsze od 60%.

Przyjmowanie wartości wskaźnika EER do kalkulacji kosztów eksploatacji mija się z celem. Zaprojektowane do uzyskania jak najwyższych wartości efektywności przy pełnym obciążeniu cieplnym agregaty chłodnicze mogą całkowicie odmiennie pracować przy niższych obciążeniach cieplnych.

Na zobrazowanie bardziej rzeczywistych kosztów eksploatacji pozwala wskaźnik ESEER wprowadzony w 2008 roku do programu certyfikacji agregatów w EUROVENT. Należy zaznaczyć, że niektórzy producenci ten problem zauważyli wcześniej. Pod koniec 2000 roku wprowadzono już gotowe konstrukcje pozwalające na uzyskanie wysokich efektywności dla niepełnych obciążeń cieplnych.

ESEER kalkulowany jest w oparciu o średnią ważoną wartości EER dla kolejno występujących obciążeń cieplnych 100, 75, 50 i 25%. EER jest liczony dla każdego z podanych obciążeń (stosunek mocy chłodniczej do poboru mocy elektrycznej), a następnie uzyskane wartości mnożone są poprzez odpowiednie wagi współczynników:

ESEER = A*EER100%+B*EER75%+ C*EER50%+D*EER25%

gdzie:
A = 0,03,
B = 0,33,
C = 0,41,
D = 0,23.

Warto zaznaczyć, że poszczególnym obciążeniom cieplnym towarzyszą jasno określone przez EUROVENT parametry pracy przedstawione w tabeli 1. Dla takich warunków należy dokonać wyznaczenia wskaźnika ESEER.

Parametry pracy systemu odbiegające od warunków EUROVENT
Jeżeli warunki pracy danego systemu klimatyzacji są zgodne z tymi określonymi w EUROVENT, wówczas można przyjąć wartość wskaźnika ESEER z programu certyfikacji LCP. Niestety rzadko kiedy parametry pracy odpowiadają tym warunkom, np. zastosowanie agregatów wody chłodniczej ze skraplaczem chłodzonym powietrzem na zewnątrz budynku przeważnie wymaga zastosowania wodnego roztworu glikolu (monoetyloglikolu) zamiast czystej wody (warunki EUROVENT) itp. (...)

Kalkulacja skorygowanej wartości wskaźnika ESEER’
Określenie skorygowanej wartości ESEER’ ma fundamentalne znaczenie dla systemu klimatyzacji. Jeżeli projektant dokonuje optymalizacji parametrów wody chłodniczej, bądź decyduje się na zastosowanie agregatów o wysokich wskaźnikach ESEER, to muszą zostać określone wartości wskaźnika ESEER dla nowych warunków pracy.

Określenie bądź szacowanie nowej wartości wskaźnika jest problematyczne, wymaga dużej wiedzy technicznej dotyczącej pracy sprężarkowych agregatów wody chłodniczej, ale nie jest niemożliwe. Wymagane jest jednak opublikowanie bardziej szczegółowych danych technicznych przez producentów dla różnych obciążeń cieplnych systemu a także dla różnych warunków pracy. (...)

Określenie obciążenia cieplnego systemu klimatyzacji (...)

Regulacja wydajności agregatu w zależności od obciążenia cieplnego (...)

Kalkulacja ESEER dla innych od EUROVENT parametrów pracy
Znając parametry wody chłodniczej towarzyszące danemu obciążeniu cieplnemu, a także zachowanie się agregatu dla różnych obciążeń cieplnych, można określić stopień regulacji wydajności chłodniczej, z jakim dla danego obciążenia cieplnego agregat pracuje.
Jeżeli znane są parametry takie jak wydajność chłodnicza i pobór mocy elektrycznej dla danego stopnia regulacji, można określić efektywność energetyczną dla danego obciążenia a następnie pośrednio wartość wskaźnika ESEER, bądź w sposób bardziej dokładny próbować ją oszacować (np. interpolować).
Przykładowo: dla obciążenia 25%, parametrów pracy instalacji 7/12°C oraz regulacji agregatu w funkcji temperatury wody wyjściowej, temperatura wody na parowaczu wynosić będzie 7/8,25°C. Jeżeli agregat przykładowo posiada sześć sprężarek typu spiralnego (scroll) i sześć stopni regulacji wydajności, oznacza to, że każdy stopień regulacji będzie załączany co 0,83 K (5 K / 6 = 0,83). Przy temperaturze wody 7/8,25°C będzie zatem stale pracowała jedna sprężarka i okresowo będzie dołączana druga.
Gdyby agregat był wyposażony w dwie sprężarki o trzech stopniach regulacji wydajności (regulacja 0/33%/66%/100%) agregat pracowałby z okresowo załączaną sprężarką o mniejszej wydajności (okresowo załączany pierwszy stopień regulacji wydajności).
Należy jednak pamiętać, że załączenie każdego ze stopni regulacji wydajności chłodniczej agregatu cechuje pewna histereza, tzn. każda ze sprężarek nie jest załączana dokładnie w tej samej temperaturze, ale innej temperaturze towarzyszy jej załączenie i innej jej wyłączenie. Należy to uwzględnić przy kalkulacji liczby załączonych stopni regulacji wydajności agregatu chłodniczego. Ponadto należy uwzględnić pracę elektronicznego zaworu rozprężnego, jeżeli taki występuje.
Dysponując jednak precyzyjnymi tabelami dotyczącymi wydajności, tak jak np. w tabeli 1., należy jedynie określić, przy jakim obciążeniu cieplnym pracuje określony stopień regulacji wydajności agregatu. Dla danego stopnia należy odczytać efektywność jemu towarzyszącą.

Inne sposoby określenia ESEER dla innych od EUROVENT parametrów pracy
Oczywiście istnieją prostsze i dużo szybsze sposoby kalkulacji skorygowanej wartości wskaźnika ESEER. Dla osób nie zaznajomionych z techniką chłodniczą można posłużyć się prostą kalkulacją z proporcji. Jeżeli znana jest wartość wskaźnika EER i ESEER dla warunków EUROVENTU, to korzystając z prostej zależności, można określić nową wartość wskaźnika EER dla nowych warunków pracy. Wiedząc, że jeśli dla warunków EUROVENT stosunek wskaźnika ESEER do EER jest określony, to nową wartość EER dla nowych warunków pracy należy pomnożyć przez jego wartość. W ten sposób można uzyskać informację, co do nowej wartości wskaźnika ESEER (dla obliczeniowych warunków pracy systemu).

EER_EUROVENT – EER_N

ESEER_EUROVENT – ESEER_N

⇓

ESEER_N = ESEER_EUROVENT ∙ EER_N / EER_EUROVENT

gdzie:
ESEER_N – wartość wskaźnika ESEER dla nowych obliczeniowych warunków pracy systemu,
ESEER_EUROVENT – wartość wskaźnika ESEER odczytana dla warunków pracy EUROVENT,
EER_N – wartość wskaźnika EER obliczona dla nowych warunków pracy systemu,
EER_EUROVENT – wartość wskaźnika EER dla warunków odniesienia EUROVENT.

Warunkiem wiarygodnego szacunku jest by Δt wody dla nowych warunków pracy odpowiadała tej dla EUROVENT = 5 K oraz parametrem regulowanym dla nowych warunków pracy była wyjściowa temertaura wody chłodniczej z parowacza. Przyjęcie obliczeniowych parametrów cieczy np. równej 6 K spowoduje rozbieżności w wyliczonej skorygowanej wartości wskaźnika ESEER.

Podsumowanie
W artykule przedstawiono sposoby i możliwości kalkulacji nowej skorygowanej wartości wskaźnika ESEER dla odmiennych od EUROVENT parametrów pracy systemu. Możliwości jest wiele. Wynik z kalkulacji będzie tym dokładniejszy im więcej informacji technicznych, np. tych dotyczących efektywności dla poszczególnych stopni regulacji wydajności agregatów zawartych będzie w biuletynach technicznych producentów.

Powyższy tekst nie wyczerpuje w pełni tematu. Przede wszystkim należy sobie uświadomić potrzebę uwzględnienia nowych warunków pracy często odmiennych od tych przyjętych w EUROVENT. Projektant, dążąc do jak najwyższej efektywności energetycznej systemu, dokonując np. wyboru wyższej temperatury wody chłodniczej w instalacji na wskutek optymalizacji energetycznej systemu klimatyzacji, powinien mieć możliwość to uwzględnić przy sporządzaniu charakterystyki energetycznej budynku.

LITERATURA
[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej.
[2] www.eurovent-certification.com
[3] Biuletyn techniczny WSAT-XSC2-80D-240F firmy CLIVET.
[4] B. ADAMSKI: Wartość wskaźnika ESEER a realne koszty eksploatacji. Studium przypadku i propozycja analizy kosztów eksploatacji agregatów chłodniczych w dobie certyfikacji energetycznej budynków. Rynek Instalacyjny, 01/02 2010.
[5] B. ADAMSKI: Czy ESEER jest wiarygodnym wskaźnikiem kosztów eksploatacji. Materiały seminaryjne. Forum Wentylacja Salon Klimatyzacja 2012.
[6] B. ADAMSKI: Czy ESEER jest wiarygodnym wskaźnikiem kosztów eksploatacji. Rynek Instalacyjny, 03/2012.