Результаты независимого тестирования эффективности тепловых насосов в Финляндии
Акции
Авторитетный финский строительный журнал TM Rakennusmaailma провел в 2016 году сравнительные испытания эффективности работы тепловых насосов воздух-воздух. ТМ Rakennusmaailma в течение 10 лет проводит испытания тепловых насосов с воздушным источником тепла, воздух-вода и геотермальных. Тестирование и сравнение проводились в Финляндии с использованием методов соответствующих отраслевым стандартам в холодильной лаборатории MTT Vakola (теперь VTT), которая не зависит от производителей.
В сравнении участвовали следующие модели тепловых насосов: Cooper & Hunter CH-B-S12FTXHV серия Vip Inverter, Daikin R32FTXZ35NV1B / RXZ35NV1B серия Urura Sarara , Panasonic VZ9SKE CS / CU-VZ9SKE серия Heatcharge. Ниже представлен вольный перевод на русский язык статьи с результатами исследования, опубликованной в журнале. Оригинал статьи на финском языке доступен по ссылке.
Тепловой насос Cooper&Hunter уверенно побеждает DAIKIN, PANASONIC в независимом тестировании в Финляндии
Последние модели тепловых насосов с воздухом в качестве источника тепла используют технологию, с которой мы никогда не работали ранее. Кроме того, мы используем новый хладагент R32, который мы никогда не использовали в протестированных устройствах. Означает ли безвредность для окружающей среды снижение эффективности использования энергетических ресурсов? Как новейшее оборудование работает при температуре замерзания -30 градусов? Повышает ли накопитель тепла эффективность использования энергетических ресурсов? В чем преимущества использования двухфазного компрессора?
Тепловые насосы с воздухом в качестве источника тепла адаптированы для работы в условиях низких температур
Мы собираемся выяснить, чем могут быть нам полезны тепловые насосы, использующие теплоту воздуха и работающие на новейших технологиях. При рассмотрении трех устройств, последние разработки различных производителей изначально имеют различные мощностные режимы, поэтому мы не можем их рассматривать наравне. Испытательная база фактически та же, что и в предыдущем сравнении ILP. В данном испытании проводились дополнительные измерения устройств при -30 градусах (по данным импортеров устройств, они продолжают работать при этой температуре).
Также необходимо заметить, что в ходе данных испытаний цикл оттаивания был включен в значение теплового коэффициента при замерах на полной мощности (-15 ...-30 градусов), в отличие от наших прежних испытаний и сравнений. Значение теплового коэффициента, который включает в себя циклы оттаивания гораздо точнее отражает фактическую эффективность использования энергетических ресурсов и не может сравниваться с замеренными и опубликованными ранее значениями тепловых коэффициентов.
Хладагент R32
Новый хладагент R32 безвреден для окружающей среды, но какое воздействие он оказывает на эффективность использования энергетических ресурсов? Производители тепловых насосов с воздухом в качестве источника тепла переходят с хладагента R4io на R32. Причина этого кроется в нормативных актах о фторсодержащих газах, которые запрещают использование в оборудовании климат-контроля с менее 3.0 кг хладагента газов, наращивающих парниковый эффект. На практике этот нормативный акт применим также ко всем стандартным воздушным и тепловым насосам. Нынешние тепловые насосы используют смесь хладагентов R410, R32 и Ri25 в пропорции по весу 50/50. Запрет вступит в силу 1.1.2025, но ответственные производители начинают соблюдать его уже сейчас.
В каждом насосе есть что-то новое
В каждом из трех протестированных тепловых насосов, использующих теплоту воздуха, есть что-то новенькое. Все они являются примером максимальной эффективности использования энергетических ресурсов, по крайней мере, если судить по рекламной деятельности и техническим данным. Каждый из них обладает собственными особыми характеристиками.
Cooper & Hunter имеет двухфазный компрессор, созданный для повышения эффективности использования энергетических ресурсов, особенно в холодную погоду. Устройство управляется дистанционно с использованием радиочастот.
Особенность Daikin — улучшение качества воздуха в помещении, дополнительный контроль влажности свежего воздуха. Также устройство заполнено безвредным для окружающей среды хладагентом R32, который соответствует последним требованиям.
Отличительной особенностью Panasonic, кроме хладагента R32, является накопитель тепла, который спроектирован для повышения эффективности использования энергетических ресурсов и поддержания температуры в помещении во время цикла оттаивания.
Энергетическая маркировка
При определении энергетической маркировки устройств за основу брался средний европейский умеренный пояс (Страсбург), маркировка трех устройств не содержит данных о холодных температурных поясах.
Цель энергетической маркировки — помочь потребителям в выборе энергоэффективных бытовых приборов. Тепловые насосы с воздухом в качестве источника тепла также имеют свою собственную энергетическую маркировку. С точки зрения потребителя, энергетическая маркировка тепловых насосов, использующих теплоту воздуха, зачастую недостаточна, так как маркировка устройств сейчас проверяется. Они не содержат данных о холодных температурных поясах. Финны получают эксплуатационные характеристики оборудования в соответствии со среднеевропейскими погодными условиями. Хотелось бы иметь данные по тепловым насосам и для холодного климата.
Энергетическая маркировка тепловых насосов с воздухом в качестве источника питания не дает ни малейшей информации о наших фактических потребностях. В этом случае использованные для расчетов погодные параметры слишком мягки. Например, согласно формуле расчета источника тепла для холодной зоны, в качестве самой низкой температуры берется 22 градуса ниже нуля, всего на один час в году, холоднее быть не может
Метод измерений не в пользу Cooper & Hunter
При обсуждении с установщиком процесса установки было упомянуто, что C&H может работать при частичной нагрузке в режиме вкл/выкл. Фактически, замеры при частичной нагрузке подтвердили правоту установщика. Возможно, из-за переключений вкл/выкл результаты частичной нагрузки при теплой температуре оказались ниже ожидаемых.
В ходе выяснения причин импортер и производитель сказали нам, что логика устройства работает так, что он поочередно сильно нагревается и отключается. Результаты частично обусловлены окружающими условиями измерения, которые не соответствуют логике C & H. Устройство оптимально работает в хорошо изолированных структурах, где объем воздуха собирает и аккумулирует тепло. Утечки тепла в точках замеров и ограничения по объему воздуха оказывают отрицательное влияние на работу устройства при частичной нагрузке.
Мы убеждены, что устройство будет работать как следует в нормальных зданиях в нормальных эксплуатационных условиях. По данным производителя, метод замеров не полностью отражает характеристики устройства при частичной нагрузке из-за относительно малых лабораторных размеров и низкой теплоаккумулирующей способности структур. Наоборот, при низких температурах C & H отлично работает в тестовых условиях, создается впечатление, что двойной компрессор на самом деле повышает эффективность использования энергетических ресурсов в холодную погоду.
Процесс замеров
Условия проведения замеров
Замеры проводились в морозильном складе центра природных ресурсов города Вихти, где температура регулируется в пределах -40... + 55° C. Аналогично регулируется влажность на складе. Высота морозильного склада 14,2 метра, ширина 5,5 метра, высота 5,1 метра. Он используется для тестирования функций оборудования при высоких и низких температурах, испытаний холодного старта, испытаний установок отопления и охлаждения, а также изоляции пищевых рефрижераторов и замеров холодопроизводительности. Метод замеров теплонасосов преимущественно повторяет предыдущие замеры, опубликованные в журнале TM Rakennusmaailma. Замеры были проведены при стандартной частичной нагрузке: уличная температура 7 ° C, тепловая мощность теплонасоса была отрегулирована на уровне 2 000 ВтДжА -7° C для 3 500 Вт. Поэтому условия испытаний соответствуют потребностям при более высоких уличных температурах.
При уличной температуре -15, -25 и -30°C градусов тепловые насосы работали на полную мощность.
Цель замеров
Замеры были использованы для изучения тепловой мощности и энергопотребления использующих теплоту воздуха теплонасосов при различных уличных температурах для нагрева воздуха помещения до +20 градусов. Замеры были проведены с использованием теплового баланса процесса, когда охладители, регулируемые нагреватели и измеряемый тепловой насос образуют равновесное состояние для замеров, в котором входит и выходит равное количество тепла.
Для замеров был оборудован изолированный измерительный фургон, внутренняя длина 5 м, ширина 2,3 м, высота 2 м. Вагон был оборудован двумя охладителями равной постоянной мощности, которые охлаждали воздух внутри трейлера. Охлаждение было необходимо, так как утечек тепла сквозь стены недостаточно для существенного удаления тепла, образуемого тепловыми насосами. В фургоне были установлены два регулируемых электрообогревателя.
Для обеспечения смешивания воздуха в помещении в фургоне было установлено несколько вентиляторов. Тепловые насосы были установлены по длинной стороне измерительного трейлера, уличные блоки находились за пределами фургона, а внутренние — внутри его.
В трейлере было установлено три насоса. Их положение и режим работы были как следует отрегулированы. Работы по установке проводились установщиками, нанятыми импортерами.
Перед проведением замеров насосы были протестированы на предмет стабильной работы и отсутствия дефектов.
Измерения физических величин
Daikin: Коэффициент производительности COP и мощность обогрева Вт
Cooper&Hunter: Коэффициент производительности COP и мощность обогрева Вт
Panasonic: Коэффициент производительности COP и мощность обогрева Вт
Для обеспечения надежных результатов и удачных замеров температуры замерялись в различных точках.
Температура на морозильном складе замерялась с использованием измерительного фургона, чтобы обеспечить постоянный уровень уличной температуры. Уличная температура также замерялась со всасывающей стороны теплонасоса за пределами блоков и конденсатора охлаждающего оборудования в измерительном вагоне. Работа блоков проверялась путем замера температуры входящего и выходящего воздуха. Измерялась температура воздуха, выходящего из охладителей измерительного вагона, также измерялась относительная влажность на морозильном складе.
Все прочие испытания, за исключением при -25 и -30 °C, проводились без использования увлажняющего узла. Средняя влажность воздуха во время этих испытаний составляла 58-61%. При других температурах относительная влажность воздуха составляла 80 % и поддерживалась пароувлажнителем. В действительности средняя влажность варьировала в пределах 68-71%, а мощности пароувлажнителя было недостаточно.
Как правило, температура измерялась одновременно более чем 30 четырехпроводными датчиками Pt-100. Электроэнергия, потребляемая тепловыми насосами, а также нагревателями и электрорадиаторами, измерялась ватт-метром. Также измерялась мощность вентиляторов в фургоне. Тепловая мощность теплонасосов измерялась таким образом, что сначала в морозильном фургоне была отрегулирована нужная уличная температура (7, -7, -15, -25 или -30°С). В то же время постоянные охладители и регулируемые электрические нагреватели и вентиляторы, подключенные к измерителю уровня мощности, были установлены в измерительном фургоне. Нагреватели были отрегулированы таким образом, чтобы температура внутри фургона достигла +20°С.
В равновесном состоянии охлаждение убирало в фургоне столько же теплоэнергии, сколько добавляли электронагреватели. После этого был запущен измеренный теплонасос, который в интервале +7 ... -7°С при помощи термостата поддерживал температуру в помещении на уровне 20°С. В зависимости от уличной температуры, мощность электронагревателей в измерительном вагоне была снижена до 2 000 или 3 500 ватт, и тепловой насос должен был производить больше дополнительной энергии для поддержания равновесного состояния. После восстановления равновесного состояния, входная мощность насоса была измерена для вычисления теплового коэффициента. Перед сменой уличной температуры замеры были повторены для всего тестируемого оборудования.
При уличной температуре в -15, -25 и -30°С, термостат теплового насоса был выставлен на значение, немного не доходящее до максимального, при котором устройство работало на полную мощность. Регулируемые нагреватели поддерживали стабильную температуру +20°С вместо термостата. Поэтому максимальная тепловая мощность теплового насоса составила разницу между начальной и конечной мощностями электронагревателей. Разумеется, входная мощность насоса была измерена для расчета теплового коэффициента.
COOPER & HUNTERVIP Inverter S12FTXHV CH-B
Cooper & Hunter Vip Inverter — это пионер, представляющий компрессорную технологию тепловых насосов с воздухом в качестве источника тепла. Устройство 12 серии имеет номинальную тепловую мощность 3,4 кВт. Производительность устройства, оборудованного двухфазным компрессором, во время испытаний была тем лучше, чем ниже падала уличная температура. Устройство работало последовательно и безупречно при очень низких температурах. Во время испытаний при частичной мощности при более умеренных температурах по вышеуказанным причинам тепловой коэффициент не соответствовал ожиданиям в режиме вкл/выкл.
Отличительной особенностью C & H является наличие удаленного управления. Вследствие того, что устройство может контролировать работу традиционного инфракрасного привода в течение продолжительного времени, контакт с внутренним блоком или нахождение в том же состоянии не являются обязательным условием.
При +7°С градусах C & H работал в режиме вкл/выкл, пытаясь аккумулировать тепло в структурах и дать компрессору передышку.
При -7°С градусах активировались стандартные циклы оттаивания: 65 минут работы и 6 минут оттаивания. Во время циклов оттаивания было отмечено значительное охлаждение тестового контейнера.
При -15°С градусах устройство работало стабильно: 51 минута работы и 7 минут оттаивания.
При -25°С работа устройства была необычно стабильной, ни одного цикла оттаивания в течение 2.5 часов тестовой работы.
При -30°С цикл оттаивания сработал только через 3 часа работы. Оттаивание длилось 10 минут. Работа устройства при этой температуре была стабильной.
Устройство Cooper & Hunterс двухфазным компрессором лучше всего работает в холодную погоду. Его можно рекомендовать для самых холодных условий. Согласно данным импортера и производителя устройства, необходима более качественно изолированная среда для измерений и более просторная среда для работы. Тогда его характеристики при частичной нагрузке в более мягких условиях испытания будут лучше. Согласно инструкции, во время отопления минимальная уличнаятемпература может составлять -30°С.
Daikin Ururu Sarara R32 FTXZ- 35NV1B / RXZ35NV1B
Daikin — это настоящая супермашина в испытаниях при частичной нагрузке, значение его теплового коэффициента были максимальны. С понижением температуры устройство становилось все более нестабильным, мощность оказалась ниже ожидаемой. При суровых морозах устройство значительно снижало температуру воздуха в помещении во время циклов оттаивания, что может вызвать дискомфорт у пользователя.
Daikin Ururu Sarara является пионером в использовании нового более экологичного хладагента R32. Кроме того, в верхней части внешнего блока имеется дополнительный элемент, цель которого в улучшении качества воздуха в помещении путем его увлажнения и обеспечения доступа свежего воздуха с улицы. Следует заметить, что заявленная номинальная тепловая мощность устройства была 4,8 кВт, соответствует 12 серии, или выше 3,5 кВт.
При +7°С градусах устройство работает очень ровно, без циклов оттаивания, что дает заслуживающее похвалы значение теплового коэффициента 5.71.
При -7°С устройство продолжает работать ровно, без циклов оттаивания. Два уровня мощности четко работали во время эксплуатации. Они немного повышали температуру в помещении.
При -15°С градусах на внешнем блоке была замечена наледь, которая полностью растаяла во время цикла оттаивания. Ритм: 118 минут работы и 11 минут оттаивания. Во время нагревания работа была стабильной. Тепловая мощность была замерена на уровне 4 800 Вт.
При -25°С машина работала достаточно стабильно в период нагревания. Период работы продолжался 22 минуты при нагревании, 11 минут при оттаивании. Во время мощного цикла оттаивания блок в помещении значительно охлаждал температуру воздуха в помещении.
При -30оС, во время циклов оттаивания работа не была ровной, во время тестирования стабильности тоже не было. При температурах ниже нуля рабочие циклы составляли в среднем 21 минуту работы и 12 минут оттаивания.
Ururu Sarara Daikin представляет собой наиболее мощный набор выходных клапанов и частично по этой причине он занимает первые места в замерах. Несмотря на то, что по данным инструкции, минимальная температура составляет -20°С, устройство хорошо работает даже при -30 градусах и должно использоваться и при этих температурах.
PANASONIC VZ Inverter Heatcharge VZ9SKE CS / CU-VZ9SKE
Отличительной чертой Panasonic Inverter Heatchargen является накопитель тепла, предназначенный для накопления теплоэнергии для использования во время цикла оттаивания. Также устройство заполнено безвредным для окружающей среды хладагентом R32.
Температура в помещении контролируется за счет стадий, когда устройство работает при частичной нагрузке. Нагрев не прерывается, а продолжается во время циклов оттаивания, частично за счет энергопотребления. Уровень комфорта в помещении поддерживается не бесплатно.
Согласно информации на этикетке, устройство относится к 9 серии, но номинальная мощность составляет 3,6 кВт.
Panasonic добился лучших результатов измерений, тепловой коэффициент составляет целых 4.81. Тепловая мощность при -15 градусах равна 3 500 и даже при суровых морозах в -30 градусов составляет почти 2 000 Вт.
При +7°С устройство поочередно работает в двух различных режимах мощности, поэтому температура в помещении может варьировать. При смене цикла максимальные значения были близки.
При -7°С работа устройства была стабильно схожа с предыдущими.
При -15°С циклы оттаивания происходят со следующей периодичностью: 43 минуты нагрев и 14 минут цикл оттаивания. Во время оттаивания температура выходящего воздуха снизилась с 39°С до 30°С. Работа устройства была наиболее эффективной во время активного цикла, причем было отмечено несколько различных уровней мощности.
При -25°С градусах устройство работало стабильно: 53 минуты нагрева и 12 минут оттаивания.
При -30°С устройство работает очень ровно во время циклов оттаивания, оттаивание происходит без охлаждения воздуха в помещении. Периодичность составила 87 минут нагрева, шесть минут оттаивания.
Накопитель тепла Panasonic очень хорошо проявил себя в циклах оттаивания, что может быть не так заметно при более низких уличных температурах, когда внутренний блок продолжает подавать теплый воздух. Можно предположить, что накопитель тепла подходит как для обогрева менее изолированных помещений, например, складов и гаражей, так и, разумеется, хорошо изолированных домов.
Согласно инструкции, минимальная уличная температура должна быть не ниже -30°С.
