Ауа кондиционерлерінің энергия тиімділігінің SEER көрсеткіші

Кіріспе

Салқындату қуатының электр қуатына қатынасы, HVAC жүйелері үшін SEER стандарты ретінде

Америка Құрама Штаттарында кондиционерлердің тиімділігі көбінесе маусымдық энергия тиімділік коэффициенті (SEER) арқылы бағаланады, ол Air Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute (Ауа баптау, жылыту және тоңазыту институты) сауда бірлестігінің 2008 жылғы AHRI 210/240 стандартында, "Unitary Air Conditioning and Air Source Heat Pump Equipment Performance Rating" (Біртұтас кондиционерлер мен ауа көзді жылу сорғылары жабдықтарының өнімділік рейтингі) деп анықталған. Осыған ұқсас стандарт – Еуропалық маусымдық энергия тиімділік коэффициенті (ESEER). Бірліктің SEER көрсеткіші – бұл әдеттегі салқындату маусымындағы салқындату қуатының сол кезеңдегі жалпы электр энергиясына қатынасы. Бірліктің SEER көрсеткіші неғұрлым жоғары болса, ол энергияны соғұрлым тиімді пайдаланады. АҚШ-та SEER – британдық жылу бірліктерімен (BTU) өлшенген салқындатудың ватт-сағаттармен өлшенген энергия тұтынымына қатынасы. Тиімділік коэффициенті (COP) – тиімділіктің көбірек қолданылатын, жалпы өлшем бірлігі, ол келесі бөлімде талқыланады.

SEER-дің EER және COP-мен байланысы

Белгілі бір салқындату құрылғысының энергия тиімділік коэффициенті (ЭЭК) – берілген жұмыс нүктесінде шығыс салқындату энергиясының (БТУ) кіріс электр энергиясына (Ватт-сағатта) қатынасы. EER әдетте сыртқы температура мен ішкі (әдетте қайтару ауасының) температурасы және 50% салыстырмалы ылғалдылық арқылы есептеледі. EER термодинамикада жиі қолданылатын өнімділік коэффициентіне (COP) байланысты, негізгі айырмашылығы – салқындату құрылғысының COP бірліксіз, өйткені алымы мен бөлімі бірдей бірліктерде көрсетіледі. EER аралас бірліктерді қолданады, сондықтан оның тікелей физикалық мәні жоқ және COP-ты BTU-дан ватт-сағатқа айналдыру коэффициентіне көбейту арқылы алынады: EER = 3.41214 × COP (Британдық жылу бірлігін қараңыз). Маусымдық энергия тиімділік коэффициенті (SEER) – сонымен қатар BTU/Ватт-сағаттағы COP (немесе EER) болып табылады, бірақ бір жұмыс жағдайында бағаланбайды, ол белгілі бір жердегі әдеттегі ауа райы үшін күтілетін жалпы өнімділікті білдіреді. SEER үй ішіндегі температурамен бірдей, бірақ сыртқы температураның диапазонында , 5 °F (2.8 °C) аралығында 8 интервалдың әрқайсысында белгілі бір уақытпен есептеледі. Бұл рейтингте әртүрлі климаттар ескерілмейді, бұл EER-ге салқындату маусымы барысында сыртқы температураның әртүрлі диапазоны қалай әсер ететінін көрсетуді көздейді. Тұрғын үйдің орталық салқындату қондырғылары үшін типтік EER = 0.875 × SEER. SEER – бұл сол жабдық үшін EER-ден жоғары мән. Бұл әдіс тек эталондық модельдеу үшін қолданылады және барлық климаттық жағдайларға сәйкес келмейді. Бірақ жабдықты ауыстыру немесе жаңа қондырғыларды орнату кезінде әртүрлі SEER көрсеткіштері бар. Көптеген жағдайларда ең төменгі немесе жақын төменгі SEER бірліктері ең тиімді, бірақ салқындату маусымы ұзағырақ болған сайын, электр энергиясының құны жоғарылайды және сатып алушылар жүйелерді ұзағырақ пайдаланған сайын, SEER көрсеткіштерінің сатылы түрде жоғарылауы негізделген. Қазіргі таңда тұрғын үйлерде SEER 20 немесе одан жоғары бөлінген жүйедегі кондиционерлер қолжетімді. Жоғары SEER бірліктерінде әдетте үлкен спиральдар мен бірнеше компрессорлар болады, ал кейбіреулерінде өзгермелі хладагент ағыны және өзгермелі ауа ағыны болады.

The energy efficiency ratio (EER) of a particular cooling device is the ratio of output cooling energy (in BTUs) to input electrical energy (in watt hours) at a given operating point. EER is generally calculated using a outside temperature and an inside (actually return air) temperature of and 50% relative humidity. The EER is related to the coefficient of performance (COP) commonly used in thermodynamics, with the primary difference being that the COP of a cooling device is unit less, because the numerator and denominator are expressed in the same units. The EER uses mixed units, so it doesn't have an immediate physical sense and is obtained by multiplying the COP by the conversion factor from BTUs to watt hours: EER = 3.41214 × COP (see British thermal unit). The seasonal energy efficiency ratio (SEER) is also the COP (or EER) expressed in BTU/watt hour, but instead of being evaluated at a single operating condition, it represents the expected overall performance for a typical year's weather in a given location. The SEER is thus calculated with the same indoor temperature, but over a range of outside temperatures from to , with a certain specified percentage of time in each of 8 bins spanning 5 °F (2.8 °C). There is no allowance for different climates in this rating, which is intended to give an indication of how the EER is affected by a range of outside temperatures over the course of a cooling season. Typical EER for residential central cooling units = 0.875 × SEER. SEER is a higher value than EER for the same equipment. Note that this method is used for benchmark modeling only and is not appropriate for all climate conditions. But when either replacing equipment, or specifying new installations, a variety of SEERs are available. For most applications, the minimum or near minimum SEER units are most cost effective, but the longer the cooling seasons, the higher the electricity costs, and the longer the purchasers will own the systems, the more that incrementally higher SEER units are justified. Residential split system AC units of SEER 20 or more are now available. The higher SEER units typically have larger coils and multiple compressors, with some also having variable refrigerant flow and variable supply air flow.

1992 жыл

1987 жылы 1992 жылы күшіне енетін заң қабылданды, онда ең төменгі SEER көрсеткіші 10 болуы тиіс деп белгіленді. АҚШ-та SEER 9-дан төмен көрсеткішті жүйелерге кездесу сирек, себебі ескірген, қолданыстағы құрылғылар жаңа, жоғары тиімділікке ие құрылғылармен алмастырылуда.

2006 жыл

2006 жылдың қаңтар айынан бастап ең төменгі SEER көрсеткіші 13 талап етілді. АҚШ 2005 жылдан кейін жасалған тұрғын үй жүйелерінің SEER көрсеткіші 13-тен кем болмауы керек деп талап қояды. ENERGY STAR сертификатына ие орталық кондиционерлердің SEER көрсеткіші кемінде 14,5 болуы тиіс. Терезелік кондиционерлер бұл заңнан босатылған, сондықтан олардың SEER көрсеткіші әлі де шамамен 10-ға жуық.

2015 жыл

2011 жылы АҚШ Энергетика министрлігі (DOE) тұрғын үй HVAC жүйелері үшін жоғары ең төменгі және аймақтық стандарттарды енгізу мақсатында энергияны үнемдеу ережелерін қайта қарады. Аймақтық тәсіл аймақтық климаттық ерекшеліктерден туындайтын шығындарды оңтайландырудағы айырмашылықтарды ескереді. Мысалы, АҚШ-тың солтүстік-шығысындағы Мэн штатында өте жоғары SEER көрсеткіші бар кондиционердің орнатылуының тиімділігі төмен. 2015 жылдың 1 қаңтарынан бастап Америка Құрама Штаттарының Оңтүстік-Шығыс аймағында орнатылатын бөлінген типтегі орталық кондиционерлердің көрсеткіші кемінде 14 SEER болуы керек. Оңтүстік-Шығыс аймағына Алабама, Арканзас, Делавэр, Флорида, Джорджия, Гавай, Кентукки, Луизиана, Мэриленд, Миссисипи, Солтүстік Каролина, Оклахома, Оңтүстік Каролина, Теннесси, Техас және Вирджиния штаттары кіреді. Сол сияқты, Оңтүстік-Батыс аймағында орнатылатын бөлінген типтегі орталық кондиционерлердің көрсеткіші 2015 жылдың 1 қаңтарынан бастап кемінде 14 SEER және 12,2 EER болуы керек. Оңтүстік-Батыс аймағы Аризона, Калифорния, Невада және Нью-Мексико штаттарынан тұрады. Оңтүстік-Шығыс және Оңтүстік-Батыс аймақтарына жатпайтын барлық штаттарда орнатылатын бөлінген типтегі орталық кондиционерлердің көрсеткіші кемінде 13 SEER болуы керек, бұл қазіргі ұлттық талап. Бұл өзгеріс қазіргі жағдайды жақсырақ бейнелеуге бағытталған. DOE жүйелердің сыртқы статикалық қысымын ағымдағы SEER (0,1 дюйм су бағанасы) көрсеткішін SEER2 (0,5 дюйм су бағанасы) көрсеткішіне дейін арттырады. Бұл қысым шарттары далада кездесетін құбырлы жүйелерді ескеру үшін әзірленген. Осы өзгеріспен M1 рейтингтерін (EER2 және HSPF2 қоса алғанда) белгілеу үшін жаңа номенклатура қолданылады. +M1 рейтингтерімен жаңа ең төменгі деңгейSplit SystemRegionNorthSouthwestSoutheastAC < 45000 BTU/h13.4 SEER214.3 SEER2 / 11.7 EER214.3 SEER2AC ≥ 45000 BTU/h13.8 SEER2 / 11.2 EER213.8 SEER2

SEER рейтингтерінің ең жоғары көрсеткіштері

Қазіргі таңда 42-ге дейінгі SEER көрсеткіші бар шағын бөлінген (құбырсыз) кондиционерлер қолжетімді. 2014 жылғы AHR Expo кезінде Mitsubishi 30,5 SEER көрсеткіші бар жаңа мини-бөлінген арнасыз кондиционерді ұсынды. GREE 2015 жылы да 30,5 SEER көрсеткіші бар шағын бөлінген кондиционер шығарды. Carrier 2018 жылғы Лас-Вегаста өткен Тұтынушы Электроникасы Шоуында (CES) 42 SEER арнасыз кондиционер таныстырды. Дәстүрлі, құбырлы кондиционерлердің максималды SEER көрсеткіші осы деңгейден сәл төмен. Сонымен қатар, құбырларға байланысты шығындардың нәтижесінде орталық жүйелердің энергия тиімділігі номиналды көрсеткіштен 10-20% төмен болуы мүмкін. Әрі, 75-ке дейінгі SEER көрсеткіші бар жер астындағы тұрғын үйге арналған кондиционерлер де бар. Дегенмен, жер асты жылу сорғысының тиімділігі қолданылатын жердің немесе су көзінің температурасына байланысты. Ыстық климатта жердің немесе жер бетіндегі судың температурасы салқын климатқа қарағанда жоғары болғандықтан, мұндай тиімділікке қол жеткізе алмайды. Сонымен қатар, жер асты жылу сорғыларына арналған ARI рейтингтік жүйесі оларға қажетті сорғының қуатын ескермей игнорилеуге мүмкіндік береді, бұл нәтижеде SEER көрсеткішінің нақты мәні көбінесе ауамен салқындатуға арналған ең тиімді жабдықтың көрсеткіштерінен төмен болады – әсіресе ауа салқындату үшін. Жақын болашақта SEER және EER көрсеткіштерін одан әрі арттыруға мүмкіндік беретін түрлі технологиялар бар. Оларға роторлық компрессорлар, инверторлар, тұрақты токтың щеткасыз моторлары, айнымалы жылдамдықты жетектер және күн энергиясымен жұмыс істейтін кондиционерлердегідей интеграцияланған жүйелер кіреді. Төмен температурада жылу сорғысы кедергілік жылытқыштан төмен тиімділікпен жұмыс істеуі мүмкін, сондықтан дәстүрлі жылу сорғыларында көбінесе жылытқыш спиральдары немесе LP немесе табиғи газбен қосымша жылыту қарастырылады, бұл тоңазыту циклінің тиімсіз жұмыс істеуін болдырмайды. "Салқын климат" жылу сорғылары тиімділікті арттыру үшін жасалған. 2023 жылдан бастап, сыртқы температура - төмендегі деңгейде жылуды алуға қабілетті жылу сорғылары нарыққа ұсынылуда. Салқын климатта су немесе жер асты жылу сорғылары көбінесе ең тиімді шешім болып табылады. Олар жер асты суының немесе үлкен жер асты контурындағы судың салыстырмалы тұрақты температурасын пайдаланып, жаз және қыс айларында температура айырмашылығын азайтып, жыл бойы жұмысты жақсартады. Жылу сорғысы циклы жазда кондиционер ретінде кері жұмыс істейді.

Today there are mini split (ductless) air conditioner units available with SEER ratings up to 42. During the 2014 AHR Expo, Mitsubishi unveiled a new mini split ductless AC unit with a SEER rating of 30.5. GREE also released a 30.5 SEER rating mini split in 2015 as well. Carrier launched a 42 SEER ductless air conditioner during 2018 Consumer electronic Show (CES), held in Las Vegas. Traditional AC systems with ducts have maximum SEER ratings slightly below these levels. Also, practically, central systems will have an achieved energy efficiency ratio 10–20% lower than the nameplate rating due to the duct related losses. Additionally, there are ground source residential AC units with SEER ratings up to 75. However, ground source heat pump effective efficiency is reliant on the temperature of the ground or water source used. Hot climates have a much higher ground or surface water temperature than cold climates and therefore will not be able to achieve such efficiencies. Moreover, the ARI rating scheme for ground source heat pumps allows them to largely ignore required pump power in their ratings, making the achievable SEER values often practically lower than the highest efficiency air source equipment—particularly for air cooling. There are a variety of technologies that will allow SEER and EER ratings to increase further in the near future. Some of these technologies include rotary compressors, inverters, DC brushless motors, variable speed drives, and integrated systems such as those found in solar powered air conditioning. Lower temperatures may cause a heat pump to operate below the efficiency of a resistance heater, so conventional heat pumps often include heater coils or auxiliary heating from LP or natural gas to prevent low efficiency operation of the refrigeration cycle. "Cold climate" heat pumps are designed to optimize efficiency below As of 2023 heat pumps are marketed that will extract heat from outdoor temperatures as low as In the case of cold climates, water or ground source heat pumps are often the most efficient solution. They use the relatively constant temperature of ground water or of water in a large buried loop to moderate the temperature differences in summer and winter and improve performance year round. The heat pump cycle is reversed in the summer to act as an air conditioner.