Епоха інверторних кондиціонерів повітря
Енергозберігаюча інверторна технологія передбачає плавне регулювання швидкості обертання компресора залежно від теплового навантаження, забезпечуючи тим самим економічну і ефективну роботу систем кондиціонування. Застосування інверторів вважається одним з дієвих способів зниження викидів CO2, а? значить, боротьби з глобальним потеплінням. Ця технологія знаходить все більш широке застосування. Майже 30% всіх побутових кондиціонерів, проданих у світі в 2012 році, були інверторними.
Перші побутові інверторні кондиціонери з'явилися в Японії на початку 1980-х. І ось близько 30 років потому на японському ринку залишилися тільки моделі з інверторним управлінням.
У Західній Європі — за рахунок експорту з Японії — частка інверторних систем досягає 80%, тоді як у Європі в цілому вона становить 50%. Інвертори використовуються і в повітряних теплових насосах (кондиціонерах, здатних працювати як на охолодження, так і на обігрівання), і в теплових насосах «повітря — вода».
У такій країні як Австралія, відомій своїм передовим природоохоронним законодавством, існують найсуворіші вимоги до енергоефективності використовуваного обладнання. Як наслідок — 90% побутових кондиціонерів там інверторні.
Стрімке поширення кондиціонерів повітря в Китаї в другій половині 2000-х призвело до різкого збільшення споживання електроенергії. Це, у свою чергу, породило попит на економічне кліматичне обладнання. Японські виробники, прагнучи скористатися ситуацією, спробували вивести на китайський ринок свої моделі інверторних кондиціонерів. Але ця спроба не зазанала успіху. Тоді провідні японські виробники кліматичної техніки пішли шляхом створення спільних з китайцями підприємств по випуску інверторних моделей кондиціонерів.
Перший вироблений в Китаї інверторний кондиціонер зійшов з конвеєра в 2008 році. До цього моменту ринок інверторів в Китаї демонстрував приріст у середньому у 7% на рік. Після 2008 року темпи зростання збільшилися до 25% на рік. Попит пожвавили також прийняті в КНР жорсткі стандарти енергоефективності. Як наслідок, у 2012 році частка інверторних моделей серед усіх побутових кондиціонерів, що продаються в країні, склала 50%.
Мал. 1. Перший у світі інверторний кондиціонер Tokyo Shibaura Electric.
У той же час на такому великому ринку як США, інверторні технології практично не представлені. Житло у Сполучених Штатах, як правило, кондиціонується за допомогою неінверторних моноблочних (агрегатованих) або віконних пристроїв. Частка інверторів серед моноблочних кондиціонерів — менше 3%.
|
Коротка історія інверторів
Історія інверторних кондиціонерів почалася у грудні 1980 року, коли компанія Tokyo Shibaura Electric (зараз відома як Toshiba Carrier) вперше забезпечила комерційну систему кондиціонування інвертором. Через було розроблено перший побутовий інверторний кондиціонер, що надійшов у продаж у 1982 році.
Інвертор являє собою напівпровідниковий пристрій, що змінює швидкість обертання вала компресора залежно від теплового навантаження на кондиціонер, дозволяючи плавно регулювати холодо - і теплопродуктивністю пристрою.
Цей винахід суттєво змінив уявлення про економічність кондиціонерів і ступінь створюваного ними комфорту. Фактично, інвертор став одним з найреволюційніших нововведень за всю історію кліматичної техніки.
У результаті впровадження інверторів на японському ринку стали переважати кондиціонери з функцією теплового насоса, що забезпечують як охолодження, так і обігрівання приміщень.
Інверторні технології, що були розроблені в Японії, з часом поширилися по всьому світу. Істотно розширилася сфера їх застосування. Сьогодні інверторне керування застосовується не тільки в кондиціонерах, але і в холодильному обладнанні, потужних чилерах, вентиляторах і насосах.
Інверторні кондиціонери повітря
Побутові кондиціонери, що випускалися в 1960-х, могли працювати тільки в режимі охолодження. Але вже на початку 1970-х з'явилися моделі, здатні обігрівати приміщення за рахунок зміни напрямку руху холодоагенту. Однак теплопродуктивність таких пристроїв була низькою. А їх використання вимагало додаткової установки електричного нагрівача у внутрішній блок.
Потім на ринку з'явилися теплові насоси без нагрівачів. Як випливає з назви, ці пристрої були здатні виробляти достатню кількість тепла без застосування додаткових нагрівачів. Однак успіху ця новинка не мала.
Інверторна технологія є технологією електронного управління швидкістю обертання вала компресора шляхом зміни частоти струму, що подається на електродвигун. Для цього використовуються потужний транзистор, розрахований на навантаження до 2 кВт (струм напругою 100 В і шар в 20 А), мікрокомп'ютер і програмне забезпечення. У Toshiba кажуть, що для розробки інвертора потрібно було мобілізувати сили і досвід усієї компанії.
Завдяки інверторній технології з'явилася можливість змінювати частоту обертання вала компресора в діапазоні від 30 до 90 Гц залежно від навантаження (раніше вал міг обертатися тільки з постійною частотою — 50 або 60 Гц). Це, в свою чергу, дозволило реалізувати наступні функції:
- При включенні кондиціонер працює з підвищеною холодо - або теплопродуктивністю, що прискорює досягнення заданих параметрів мікроклімату.
- Після досягнення заданих параметрів, продуктивність приладу зменшується відповідно до навантаження, що забезпечує менші коливання температури, зниження енергоспоживання і підвищення ефективності.
- Підвищена частота обертання компресора дозволяє використовувати пристрій в режимі обігрівання навіть при дуже низьких вуличних температурах.
Розвиток технологій кондиціонування повітря
У 1990-х роках японські компанії жорстко конкурували між собою, збільшуючи кількість інверторних моделей побутових кондиціонерів у своєму асортименті. Окрім того, ця технологія знайшла застосування і в напівпромислових системах кондиціонування.
Завдяки інверторам виробники змогли значно розширити діапазон тепло - і холодопродуктивності компресорів. Були реалізовані такі функції, як осушення і розморожування. З'явилися кондиціонери з функцією «швидкий старт», які накопичують тепло в компресорі і віддають його при включенні в режимі нагрівання для більш швидкого досягнення заданих параметрів.
З'явилися інвертори постійного струму (технологія DC–Inverter), що дозволяють скоротити річне енергоспоживання на 30%. Використання двигунів постійного струму дозволяє істотно підвищити ефективність компресора, особливо якщо компресору доводиться довгий час працювати з малою швидкістю.
У 1982 році Daikin випустила на ринок першу систему кондиціонування зі змінною витратою холодоагенту — VRF-системи. Застосування електронного терморегулюючого вентиля забезпечує подачу холодоагенту від одного зовнішнього блоку до кількох внутрішніх. Інверторне керування дозволяє точно регулювати продуктивність компресора, що обслуговує внутрішні блоки в приміщеннях з різним тепловим навантаженням і необхідними параметрами мікроклімату.
|
|
Близько 20 років тому японські компанії вже намагалися проникнути на американський ринок, однак запропоновані ними інверторні моделі значно відрізнялися від уявлень середнього американця про те, що таке кондиціонер. Тому спроба провалилася. Після цього лише один виробник з Японії продовжував працювати над популяризацією інверторів на ринку США — концерн Daikin. У 2012 році він приступив до випуску інверторних моноблочних кондиціонерів на потужностях американської компанії Goodman, що належить йому. Активізували свої зусилля на місцевому ринку також виробники компресорів з інверторним управлінням з Азії.
Інверторне обладнання вимагає значних початкових витрат, тому продаж його у країнах, що розвиваються, — завдання не з легких. Так, наприклад, у Південній Америці абсолютна більшість кондиціонерів оснащене компресорами з постійною швидкістю обертання, при роботі яких значна частина енергії витрачається марно. Беручи це до уваги, південнокорейські виробники розробили недорогий інверторний кондиціонер для просування на латиноамериканському ринку. Успіх або невдача цього проекту багато в чому, як очікується, визначить тенденцію розвитку галузі.
Одним з найбільш перспективних ринків для побутових кондиціонерів є Індія. В даний час на індійському ринку йде активний процес витіснення віконних моделей спліт-системами. У підсумку, як передбачають аналітики, виникнуть сприятливі умови для широкого розповсюдження інверторних моделей.
Вимоги, що стосуються енергоефективності побутових кондиціонерів, можна грубо розділити на дві групи. Перша — заборона продажу неефективного обладнання. Наприклад, систем з коефіцієнтом продуктивності (COP) не нижче встановленого мінімуму. Друга — система маркування техніки згідно з її класу енергозбереження. При цьому продажі інверторних кондиціонерів в країнах, де діють суворі норми з енергоефективності обладнання (Японія, Австралія, країни Євросоюзу), істотно вище, ніж там, де подібні вимоги відсутні.
У Японії ухвалено програму «Top Runner», яка є частиною Акта про збереження енергії. Програма встановлює цільові показники ефективності для певних груп обладнання, в тому числі і для кондиціонерів. Як характеристика, що визначає енергоефективність кліматичного обладнання, використовується не звичний COP, а показник річної продуктивності (APF).
Мал. 2. Останнє досягнення в інверторних технологій - кондиціонер Mitsubishi Electric Kirigamine Z на холодоагенті R32 з енергоефективністю SEER=12,54.
В Австралії прийнятий стандарт мінімальної енергоефективності (MEPS). З квітня 2011 року замість річного показника енергоефективності (AEER) використовується річний коефіцієнт продуктивності (ACOP). Тут також діють вимоги щодо маркування обладнання в залежності від рівня енергоспоживання.
Нещодавно в Євросоюзі були переглянуті вимоги до енергоефективності обладнання. Починаючи з 2013 року для оцінки енергоспоживання застосовується сезонний показник енергоефективності (SEER).
У Китаї більш жорсткі вимоги до сезонної енергоефективності кондиціонерів були введені у 2011 році. У жовтні 2013 року очікується введення аналогічних норм щодо інверторів.
У США Інститут кондиціонування, опалення та холодильних систем (AHRI) застосовує систему маркування енергоефективного обладнання з 2006 року. За інформацією джерел в Департаменті енергетики США, в січні 2015 року набуде чинності стандарт, згідно з яким спліт-системи, що використовуються в північних регіонах, повинні будуть мати SEER не менше 13, у південних — 14.
Нагадаємо, що в інверторних кондиціонерах використовуються два види двигунів: електродвигун на постійних магнітах в компресорі і електродвигуни постійного струму в вентиляторах. У планах корейських і китайських виробників — істотне збільшення обсягу випуску моторів для інверторів. Так, компанія Rechi вже оголосила про плани створення виробничих майданчиків для виготовлення безщіткових електродвигунів постійного струму (BLDC) на Тайвані і материковому Китаї. За п'ять років планується довести обсяг виробництва до 30 млн. виробів на рік. У той же час попит на спіральні компресори для інверторів в КНР за перший квартал 2013 року зріс на 40% порівняно з аналогічним періодом минулого року.
Використання інверторних технологій дозволяє не тільки знизити енергоспоживання, але і зменшити матеріаломісткість теплообмінників та інших компонентів. Навіть у Північній Америці, де інвертори поки не отримали широкого розповсюдження, виробники готові дати їм другий шанс. Розроблені моноблочні інверторні системи кондиціонування. Їх вартість корелює з неінверторними моделями, але при цьому вони займають удвічі меншу площу. Деякі з нових розробок, що відрізняються високим SEER, були представлені на AHR Expo — найбільшій виставці-ярмарку кліматичного обладнання в Північній Америці. Поки розвитком американського ринку інверторних технологій займаються в основному іноземні компанії. Це дещо гальмує процес. Справжній підйом цього сегменту можливий лише за умови повномасштабної участі місцевих виробників.
Посилення екологічних вимог у багатьох країнах світу робить впровадження інверторних технологій в системи кондиціонування єдино можливою стратегією, здатною забезпечити виживання виробників в гострій конкурентній боротьбі.
Правила використання матеріалів сайту
|
|
