Как режим работы компрессоров влияет на энергопотребление холодильной системы

Режим работы холодильных компрессоров влияет на энергопотребление через продолжительность работы под нагрузкой, количество пусков и остановок, эффективность регулирования производительности и фактические условия холодильного цикла. При одинаковой потребности предприятия в холоде разные алгоритмы управления могут обеспечивать различный расход электроэнергии.

Например, при небольшой холодильной нагрузке компрессор с фиксированной производительностью может часто включаться и останавливаться. Другой агрегат способен длительно работать при частичной загрузке. Компрессор с частотным регулированием может изменять скорость вращения в предусмотренном диапазоне. Но определить, какой вариант энергетически предпочтительнее, можно только по фактической мощности и холодопроизводительности в соответствующих режимах.

Для сравнения необходимо сопоставить состояния компрессоров, частоту пусков, давление и температуру всасывания, параметры нагнетания, скорость вращения и профиль холодильной нагрузки. Дополнительно устанавливают электрическую мощность каждого агрегата и действительную последовательность изменения его производительности.

Особенно важно отделять влияние алгоритма управления от изменения температур кипения и конденсации. Если температура конденсации повысилась или температура кипения снизилась, электрическое потребление может увеличиться даже при неизменном расписании компрессоров. Поэтому сравнение только по количеству пусков или часам работы не позволяет достоверно определить причину перерасхода.

Практический результат — режимная карта холодильных компрессоров и обоснование настройки управления. Такая карта показывает, как агрегаты обеспечивают фактическую холодильную нагрузку, сколько электроэнергии расходуют в характерных состояниях и какие изменения алгоритма могут быть технически допустимыми. При этом принципы регулирования воздушных компрессоров нельзя автоматически переносить на холодильный цикл без учёта термодинамических характеристик хладагента и оборудования.

Почему одинаковая холодильная нагрузка может требовать разного расхода электроэнергии

Холодильный компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента и повышение его давления от условий всасывания до условий нагнетания.

Количество электрической энергии, необходимое для выполнения этой задачи, зависит от массового расхода хладагента, характеристик процесса сжатия, условий испарения и конденсации, а также режима самого компрессора.

Когда холодильная нагрузка изменяется, система должна соответствующим образом регулировать холодопроизводительность.

Это может происходить различными способами:

• включением и отключением компрессоров;
• ступенчатым изменением числа работающих агрегатов;
• изменением производительности одного компрессора;
• регулированием частоты вращения;
• применением предусмотренных конструкцией механизмов частичной разгрузки;
• сочетанием нескольких способов управления.

Каждый способ создаёт собственную зависимость электрической мощности от холодопроизводительности.

Например, если компрессор продолжает потреблять значительную мощность при уменьшенной холодопроизводительности, удельные затраты на производство холода могут увеличиваться.

Если другой агрегат способен уменьшать электрическую мощность в соответствии с нагрузкой, он может оказаться предпочтительнее в определённом рабочем диапазоне.

Однако это не универсальное правило.

Некоторые компрессоры имеют благоприятные показатели при полной загрузке, но менее выгодны при частичной. Другие рассчитаны на эффективную работу в более широком диапазоне регулирования.

Поэтому необходимо сравнивать реальные энергетические характеристики при одинаковой холодильной задаче.

Как связать холодопроизводительность и электрическую мощность

Для установившегося режима холодильный коэффициент можно представить следующим образом:

COP = Pхол / Pэл,

где:

• COP — холодильный коэффициент в выбранной измерительной границе;
• Pхол — фактическая холодопроизводительность, кВт;
• Pэл — электрическая мощность оборудования, включённого в эту границу, кВт.

Если рассматривается только компрессор, необходимо использовать его электрическую мощность и соответствующую холодопроизводительность.

Если оценивается вся холодильная установка, дополнительно учитывают электрические нагрузки, относящиеся к выбранной системе.

Для периода с постоянными параметрами:

Eэл = Qхол / COP,

где Qхол — количество отведённого тепла, а Eэл — электрическая энергия за тот же период.

При переменном режиме нельзя заменять все рабочие точки одним COP без подтверждения его применимости.

Необходимо учитывать фактические значения по времени:

Eэл = Σ(Pэл,i × ti).

Если для каждого интервала известны холодопроизводительность и холодильный коэффициент:

Eэл = Σ(Qхол,i / COPi).

Следовательно, алгоритм управления влияет на энергопотребление через набор рабочих состояний и продолжительность каждого из них.

Главный критерий сравнения — полная электрическая энергия, необходимая для обеспечения одинаковой полезной холодильной нагрузки при сопоставимых условиях цикла.

Какие измерения нужны для анализа режимов холодильных компрессоров

Чтобы восстановить фактический алгоритм работы, необходимо собрать синхронизированные архивные данные.

Одного счётчика электроэнергии недостаточно. Он показывает общий расход, но не объясняет, какая часть связана с полной нагрузкой, разгрузкой, частыми пусками или изменением температур холодильного цикла.

Также недостаточно только журнала включений компрессоров.

Два агрегата с одинаковыми часами работы могут производить разное количество холода и потреблять разную электрическую энергию.

Исходные данные	Что необходимо установить	Для какого вывода используются
Состояния компрессоров	Периоды работы под нагрузкой, разгрузки, остановки и других предусмотренных состояний	Для определения фактической последовательности управления
Частота пусков	Количество пусков и остановок, продолжительность рабочих циклов	Для проверки частого циклирования и технической допустимости алгоритма
Электрическая мощность	Активную мощность каждого агрегата при характерных состояниях	Для расчёта энергии различных алгоритмов
Давление всасывания	Фактическое давление хладагента на входе компрессора	Для определения условий сжатия и соответствующей температуры насыщения
Температура всасывания	Термодинамическое состояние хладагента на входе	Для проверки перегрева и расчёта параметров цикла
Давление нагнетания	Фактическое давление после компрессора	Для оценки условий сжатия и связи с конденсацией
Температура нагнетания	Температурное состояние хладагента после сжатия	Для контроля режима и проверки расчётной модели
Скорость вращения	Фактическую скорость регулируемого компрессора	Для построения зависимости мощности и подачи от скорости
Холодильная нагрузка	Количество тепла, которое необходимо отвести в характерные периоды	Для сравнения алгоритмов при одинаковой полезной задаче
Температура кипения	Условия испарения хладагента	Для отделения влияния термодинамического режима от алгоритма управления
Температура конденсации	Условия отвода тепла из холодильного цикла	Для оценки влияния изменения давления нагнетания
Состав работающих агрегатов	Какие компрессоры одновременно обеспечивают холодопроизводительность	Для анализа ступенчатого включения и распределения нагрузки

Измерения необходимо привязать к одним временным отметкам.

Если электрическая мощность зарегистрирована в момент полной загрузки, а давление всасывания взято из другого режима, полученная характеристика не соответствует одной действительной рабочей точке.

Особенно важно это для установок с автоматическим регулированием, в которых параметры могут изменяться достаточно быстро.

Если архив контроллера регистрирует состояния с редким временным шагом, отдельные короткие циклы могут оказаться незафиксированными.

Тогда необходимо уточнить фактическую частоту пусков по счётчикам событий либо получить записи с подходящим разрешением.

Как температуры кипения и конденсации влияют на режим компрессора

Холодильный компрессор работает между давлениями всасывания и нагнетания.

Для холодильного цикла эти давления связаны с термодинамическими свойствами конкретного хладагента.

Поэтому необходимо учитывать не только величину давления, но и соответствующее состояние рабочего вещества.

В простом парокомпрессионном цикле температура кипения характеризует условия испарения, а температура конденсации — условия отвода тепла в конденсаторе.

Если температура кипения снижается при сопоставимых остальных параметрах, компрессору обычно приходится работать при менее благоприятных условиях.

Если температура конденсации повышается, давление нагнетания в соответствующем режиме увеличивается.

Это также может повышать энергетические затраты на производство необходимого холода.

Почему необходимо различать температуру кипения и температуру всасывания

Температура кипения, определяемая по давлению насыщения, и фактическая температура газа на входе компрессора не обязательно совпадают.

На вход компрессора обычно поступает хладагент с определённым перегревом.

Перегрев характеризует превышение фактической температуры пара над соответствующей температурой насыщения при его давлении.

Для применимого состояния:

ΔTпер = Tвс − Tнас(pвс).

Здесь Tвс — измеренная температура всасывания, а Tнас(pвс) — температура насыщения, определённая по давлению и свойствам конкретного хладагента.

Но при наличии заметных потерь давления между испарителем и компрессором температура насыщения в этих точках будет различаться.

Поэтому нельзя автоматически считать давление непосредственно на входе компрессора равным давлению во всём испарителе.

Если требуется определить эффективность испарения, необходимо учитывать фактические точки измерения и соответствующие потери давления.

Почему давление нагнетания не всегда однозначно определяет состояние конденсатора

Давление нагнетания характеризует условия на выходе компрессора.

Однако между компрессором и участком конденсации могут существовать гидравлические потери давления.

Поэтому для расчёта необходимо установить, где измерено давление и какое состояние хладагента относится к рассматриваемой точке.

Если давление нагнетания выросло, это может быть связано с изменением температуры охлаждающей среды конденсатора, теплообмена или другими особенностями режима.

Но нельзя автоматически считать любое увеличение давления следствием неправильного алгоритма переключения компрессоров.

Как учитывать хладагент в расчёте

У разных хладагентов существуют различные зависимости давления, температуры и энтальпии.

Поэтому нельзя использовать одно универсальное соответствие между давлением и температурой кипения.

Для термодинамического расчёта необходимы:

• тип хладагента;
• давление и температура на входе компрессора;
• параметры нагнетания;
• состояние хладагента перед испарителем;
• действительная характеристика компрессора;
• особенности схемы холодильного цикла.

Если используется смесь хладагентов с температурным скольжением, необходимо также корректно определить соответствующие температуры насыщения для рассматриваемых состояний.

Сравнение режимов управления без учёта термодинамических условий может ошибочно приписать изменению алгоритма эффект, фактически вызванный изменением холодильного цикла.

Как рассчитать электрическую эффективность компрессора в конкретной рабочей точке

Для термодинамического анализа необходимо определить фактическую холодопроизводительность и электрическую мощность.

В применимой схеме холодильного цикла холодопроизводительность испарителя определяется по массовому расходу хладагента и изменению его энтальпии:

Pхол = Gхл × (h1 − h4),

где:

• Gхл — массовый расход хладагента;
• h1 — удельная энтальпия хладагента после испарителя в принятой схеме;
• h4 — удельная энтальпия хладагента перед испарителем.

Если между испарителем и компрессором существуют существенные изменения состояния, их необходимо учитывать отдельно.

Для упрощённого установившегося адиабатического процесса сжатия мощность, передаваемая хладагенту, может быть представлена как:

Pсж = Gхл × (h2 − hвс),

где hвс — энтальпия хладагента на входе компрессора, h2 — энтальпия на его выходе.

Но эта величина не обязательно равна электрической мощности двигателя.

Для перехода к электрическим затратам необходимо учитывать реальные потери компрессора и привода, а также другие существенные особенности оборудования.

Поэтому для эксплуатационного сравнения предпочтительно использовать фактически измеренную активную электрическую мощность.

Если массовый расход хладагента не измеряется, возможен расчёт по характеристикам компрессора при соответствующих давлениях, температурах и режиме производительности.

Но такую характеристику необходимо подтвердить для конкретного агрегата.

Нельзя рассчитывать холодопроизводительность только по номинальной мощности двигателя.

Почему удельная электрическая энергия зависит от рабочей точки

Для сравнения можно использовать отношение:

eхол = Eэл / Qхол.

Если обе величины выражены в киловатт-часах, показатель характеризует количество электрической энергии на единицу произведённого холода.

При согласованной границе:

eхол = 1 / COP.

Однако в реальной эксплуатации COP может зависеть от:

• давления и температуры всасывания;
• давления и температуры нагнетания;
• скорости вращения;
• степени загрузки;
• способа регулирования производительности;
• действительной эффективности компрессора и привода.

Следовательно, изменение eхол не обязательно связано только с переключениями.

Например, агрегат может работать в прежнем режиме регулирования, но при более высокой температуре конденсации.

Тогда удельное энергопотребление способно увеличиться без изменения расписания работы.

Какие алгоритмы регулирования холодильной мощности необходимо сравнивать

Конкретный набор вариантов определяется конструкцией компрессоров и действующей схемой холодильной установки.

Не каждый способ регулирования применим к любому типу оборудования.

Например, отдельные механизмы разгрузки могут быть предусмотрены конструкцией винтовых или поршневых компрессоров, но иметь разные энергетические характеристики.

Поэтому нельзя считать все варианты частичной загрузки одинаковыми.

Алгоритм	Как изменяется холодопроизводительность	Что влияет на энергопотребление	Что необходимо проверить
Пуск и остановка	Компрессор попеременно работает и останавливается	Энергия рабочих интервалов и переходных процессов	Частоту пусков, длительность циклов, условия всасывания и нагнетания
Ступенчатое включение агрегатов	Изменяется количество работающих компрессоров	Энергетические характеристики выбранной комбинации	Подачу, мощность и допустимую последовательность переключений
Работа с разгрузкой	Производительность уменьшается предусмотренным конструкцией механизмом	Соотношение электрической мощности и оставшейся холодопроизводительности	Фактическую мощность разгрузки и её продолжительность
Ступенчатое регулирование производительности	Компрессор работает на предусмотренных ступенях частичной загрузки	COP каждой ступени при соответствующих температурах цикла	Характеристику мощности и подачи для каждой ступени
Частотное регулирование	Изменяется скорость вращения в допустимом диапазоне	Зависимость холодопроизводительности и электрической мощности от скорости	Фактическую скорость, мощность, пределы регулирования и условия цикла
Комбинированное управление	Часть компрессоров обеспечивает базовую нагрузку, другие регулируют переменную составляющую	Распределение нагрузки между агрегатами и их индивидуальные характеристики	Полную энергию комбинации и техническую допустимость переходов

При сравнении все варианты должны обеспечивать одну и ту же полезную холодильную задачу.

Если один алгоритм поддерживает требуемую температуру камер, а другой допускает недопустимое повышение температуры, такие режимы нельзя считать равноценными.

Также необходимо учитывать изменение теплового состояния охлаждаемого объекта.

Если в одном варианте к концу расчётного периода камеры или продукция оказываются теплее, часть холодильной работы фактически не выполнена.

Поэтому сравнение должно охватывать одинаковые начальные и конечные условия либо корректно учитывать изменение запасённой тепловой энергии.

Почему частые пуски могут увеличивать удельное энергопотребление

При небольшой холодильной нагрузке компрессор с фиксированной производительностью может быстро обеспечивать необходимое снижение температуры или давления всасывания и затем останавливаться.

После увеличения нагрузки либо достижения соответствующей границы регулирования происходит повторный пуск.

Если такие циклы становятся слишком короткими, необходимо проверить энергетические и эксплуатационные последствия.

Однако нельзя утверждать, что каждый пуск обязательно создаёт значительный дополнительный расход электроэнергии.

Высокий пусковой ток сам по себе не определяет большую энергию: энергетический результат зависит от мощности и продолжительности переходного процесса.

Как правильно оценивать энергию пуска

Активная электрическая энергия переходного режима определяется интегрированием мощности:

Eпуск = ∫ Pэл(t) dt.

Пределы интегрирования соответствуют фактически установленному периоду пуска.

Если выполняется несколько пусков, соответствующую энергию можно суммировать.

Но для определения именно дополнительного расхода необходимо сравнивать полный рабочий цикл с технически допустимой альтернативой.

Нельзя автоматически считать всю энергию периода разгона потерей.

Во время переходного режима компрессор может уже выполнять часть необходимой холодильной работы.

Следовательно, дополнительный энергетический результат частого циклирования определяется по сравнению полных режимов, обеспечивающих одинаковую холодильную нагрузку.

Почему короткие циклы могут ухудшать энергетическую эффективность

Помимо непосредственного пуска, при повторяющихся переходах могут изменяться:

• давления всасывания и нагнетания;
• условия поступления хладагента в компрессор;
• массовый расход хладагента;
• продолжительность устойчивой работы;
• режимы вспомогательного оборудования;
• фактическая холодопроизводительность за цикл.

Если значительная часть времени приходится на переходные состояния, оценка по паспортному COP установившегося режима может оказаться недостоверной.

При этом последствия зависят от конструкции компрессора и алгоритма управления.

Для некоторых систем предусмотрены специальные условия разгрузки при пуске, задержки повторного включения и другие ограничения.

Их необходимо учитывать при выборе настройки.

Как определить, являются ли пуски действительно частыми

Не существует одного числа пусков, которое можно без проверки применить ко всем холодильным компрессорам.

Допустимая частота определяется требованиями конкретного оборудования и системы управления.

Поэтому необходимо установить:

• количество пусков за соответствующий период;
• минимальную продолжительность работы;
• минимальную продолжительность остановки;
• фактические давления перед повторным пуском;
• технические ограничения компрессора и двигателя;
• соответствие циклов действительной холодильной нагрузке.

Если архив показывает многократные короткие циклы при относительно постоянной небольшой нагрузке, возникает основание проверить альтернативное регулирование.

Но техническое решение должно учитывать не только электрическую энергию, но и допустимые условия эксплуатации.

Частые пуски являются основанием для диагностики, а не самостоятельным доказательством определённой величины перерасхода.

Почему длительная разгрузка тоже может быть энергетически невыгодной

В отдельных холодильных компрессорах конструкция предусматривает уменьшение производительности без полной остановки.

Например, возможно регулирование с использованием соответствующих разгрузочных механизмов.

При этом электрическая мощность обычно изменяется не обязательно пропорционально холодопроизводительности.

Если холодопроизводительность уменьшается сильнее, чем электрическая мощность, удельная энергия производства холода возрастает.

Как оценить работу при частичной разгрузке

Для соответствующей ступени:

COPчаст = Pхол,част / Pэл,част.

Для полной загрузки:

COPполн = Pхол,полн / Pэл,полн.

Оба показателя необходимо определять при сопоставимых температурах кипения и конденсации.

Если COP при частичной нагрузке ниже, удельные электрические затраты на единицу отведённого тепла выше.

Но это не означает, что частичная разгрузка всегда хуже другого способа управления.

Например, альтернатива с остановками может сопровождаться переходными режимами и дополнительными эксплуатационными ограничениями.

Поэтому необходимо сравнивать полную энергию за одинаковую холодильную задачу.

Почему разгрузка холодильного компрессора отличается от разгрузки воздушного

У воздушных компрессоров широко рассматривают переход между производством сжатого воздуха и состоянием, в котором подача в сеть существенно уменьшается либо прекращается.

У холодильного компрессора регулирование связано с циркуляцией хладагента и характеристиками холодильного цикла.

При частичной разгрузке могут изменяться массовый расход хладагента, холодопроизводительность и условия работы внутренних механизмов компрессора.

Поэтому нельзя автоматически использовать для холодильной установки энергетическую характеристику разгрузки воздушного компрессора.

Необходимо применять данные именно соответствующего типа холодильного оборудования.

Для холодильного компрессора ключевое сравнение — электрическая мощность относительно фактической холодопроизводительности при определённых температурах кипения и конденсации.

Как частотное регулирование влияет на удельный расход электроэнергии

Частотное регулирование позволяет изменять скорость вращения компрессора в предусмотренном диапазоне.

В результате может изменяться массовый расход хладагента и холодопроизводительность.

Такой способ потенциально позволяет согласовать производительность с переменной холодильной нагрузкой без частых пусков и длительной разгрузки.

Но частотное регулирование не гарантирует наилучшего COP во всех рабочих точках.

Почему скорость вращения нельзя напрямую приравнивать к электрической мощности

В некоторых приближённых моделях производительность компрессора связана со скоростью вращения.

Но фактическая зависимость определяется конструкцией, объёмной эффективностью, условиями всасывания и нагнетания.

Кроме того, электрическая мощность зависит от процесса сжатия и потерь привода.

Поэтому снижение скорости вращения на определённую долю не обязательно уменьшает электрическую мощность на такую же долю.

Также нельзя автоматически использовать для холодильных компрессоров законы изменения мощности центробежных насосов или вентиляторов.

Такие зависимости относятся к другим физическим условиям и видам оборудования.

Какие характеристики нужны для расчёта частотного регулирования

Для каждого рассматриваемого режима необходимо знать:

• частоту или скорость вращения;
• фактическую холодопроизводительность;
• электрическую мощность компрессора и привода;
• давление и температуру всасывания;
• давление и температуру нагнетания;
• допустимый диапазон регулирования;
• состояние оборудования при достижении минимальной скорости.

Если частотный преобразователь уже входит в измерительную границу электрической мощности, его потери не следует повторно добавлять к этому показателю.

Если рассматривается характеристика только механического компрессора, потери электродвигателя и преобразователя должны учитываться при переходе к электрическому расходу.

Что происходит ниже минимальной допустимой скорости

У регулируемого компрессора существует определённый допустимый диапазон работы.

Он может ограничиваться условиями смазки, охлаждения, устойчивости и другими конструктивными требованиями.

Если холодильная нагрузка оказывается ниже холодопроизводительности при минимально допустимой скорости, дальнейшее уменьшение производительности таким способом может быть невозможно.

Тогда система управления переходит к другому предусмотренному состоянию или способу регулирования.

Следовательно, расчёт частотного варианта должен учитывать не только рабочий диапазон регулирования, но и периоды, когда фактическая нагрузка находится за его пределами.

Преимущество частотного управления необходимо подтверждать по полному профилю холодильной нагрузки, включая интервалы минимального спроса.

Как ступенчатое включение нескольких компрессоров влияет на расход

В холодильной системе с несколькими компрессорами суммарную холодопроизводительность можно изменять подключением и отключением агрегатов.

Такой способ позволяет использовать различные комбинации оборудования в зависимости от текущей нагрузки.

Например, при небольшой потребности может работать один компрессор.

При увеличении нагрузки подключается второй.

Если потребность снижается, дополнительный агрегат отключается или переходит в предусмотренное состояние.

Но энергетический результат зависит от характеристик каждой комбинации.

Почему один загруженный агрегат иногда предпочтительнее двух частично загруженных

Если один компрессор способен обеспечить требуемую холодильную мощность в благоприятном рабочем режиме, его полная электрическая мощность может оказаться ниже суммарной мощности двух компрессоров на частичной нагрузке.

Но возможна и обратная ситуация.

Например, два агрегата могут иметь более благоприятную энергетическую характеристику при определённой загрузке, чем один компрессор, работающий в менее выгодной точке.

Поэтому нельзя выбирать число агрегатов только по их паспортной холодопроизводительности.

Необходимо сопоставить:

Pвариант = ΣPэл,j.

Суммирование выполняют по всем работающим компрессорам соответствующей комбинации.

При необходимости добавляют изменения электрических затрат вспомогательного оборудования в принятой границе.

Холодопроизводительность выбранной комбинации должна обеспечивать фактическую потребность.

Как выбрать ведущий компрессор

Ведущим обычно становится агрегат, обеспечивающий основную часть холодильной нагрузки в соответствующей последовательности управления.

Однако энергетически предпочтительный выбор зависит от продолжительности характерных режимов.

Например, если большую часть времени холодильная нагрузка невелика, использование слишком крупного ведущего компрессора может приводить к частым остановкам или продолжительной частичной разгрузке.

Возможная альтернатива — использование другого агрегата для базовой нагрузки.

Но такой вариант требует проверки:

• достаточности его холодопроизводительности;
• электрической мощности при фактическом режиме;
• температурных условий холодильного цикла;
• допустимых условий эксплуатации;
• времени подключения дополнительного оборудования;
• устойчивости температурного режима потребителей.

Если новая последовательность обеспечивает те же условия при меньшем расходе энергии, появляется основание обосновывать изменение настройки.

Если данных недостаточно, необходимо сначала определить энергетические характеристики конкурирующих комбинаций.

Как построить профиль холодильной нагрузки для сравнения алгоритмов

Режимную карту нельзя составить только по часам работы компрессоров.

Необходимо знать, какую холодильную нагрузку они фактически обеспечивали.

При этом холодильная нагрузка может изменяться из-за производственных операций, поступления продукции, изменения теплопритоков или условий эксплуатации охлаждаемых помещений.

Для настоящего анализа её используют как исходную временную зависимость, не подменяя исследование алгоритмов управления полным обследованием всех теплопритоков холодильного хозяйства.

Как выделить характерные интервалы

Для расчёта определяют:

• периоды минимальной холодильной нагрузки;
• длительные интервалы устойчивого спроса;
• режимы средней и повышенной нагрузки;
• кратковременные пики;
• переходы между производственными операциями;
• периоды остановки или ограничения холодильной нагрузки.

Затем каждому интервалу сопоставляют фактически работающие компрессоры и их состояния.

Так можно установить, какие режимы занимают основную часть времени и где возникают частые переключения.

Почему средняя нагрузка не определяет правильную последовательность включения

Предположим, что средняя холодильная нагрузка за смену находится в пределах производительности одного агрегата.

Это не доказывает, что один компрессор способен обеспечить все режимы смены.

В отдельные интервалы нагрузка может существенно возрастать.

Если второй агрегат необходим для покрытия пиков, алгоритм должен обеспечивать его своевременное подключение.

В то же время включение дополнительной машины задолго до фактической потребности способно увеличить время частичной загрузки или разгрузки.

Поэтому для настройки важно знать не только максимальную величину спроса, но и скорость его изменения.

Как учитывать накопление холода

В охлаждаемой продукции, воздухе и конструкциях существует определённая тепловая инерция.

Поэтому мгновенная холодопроизводительность компрессоров не обязательно совпадает с текущим теплопритоком.

В один период холодильная система может отводить больше тепла, чем поступает извне, снижая температуру объекта.

В другой — холодопроизводительность может быть меньше текущей тепловой нагрузки, что сопровождается изменением температурного состояния.

Для сравнения алгоритмов необходимо учитывать это различие.

Если один вариант заканчивает расчётный период при существенно более высокой температуре продукции или камеры, он фактически выполнил меньшую холодильную работу.

Поэтому уменьшение электрической энергии такого варианта нельзя автоматически считать повышением эффективности.

Как сравнить алгоритмы при одинаковой холодильной нагрузке

Для технического сравнения необходимо использовать один исходный профиль холодильной нагрузки и согласованные требования к температурным режимам.

После этого рассчитывают или измеряют электрическое потребление каждого допустимого алгоритма.

При этом должны быть одинаковыми или корректно учтёнными условия кипения и конденсации.

Первый этап: определить исходный режим

Для каждого компрессора получают фактическую электрическую энергию:

Eисх,j = Σ(Pисх,j,i × ti).

Затем суммируют:

Eисх = ΣEисх,j.

Если анализ включает вспомогательные электрические нагрузки, их учитывают в отдельной составляющей и сохраняют ту же границу для альтернатив.

Исходный режим должен отражать действительную последовательность пусков, остановок, разгрузки и регулирования.

Второй этап: определить допустимые альтернативы

Например, можно рассмотреть:

1. сохранение существующего алгоритма;
2. изменение последовательности подключения компрессоров;
3. изменение ведущего агрегата;
4. использование предусмотренных ступеней производительности;
5. изменение допустимых условий пуска и остановки;
6. частотное регулирование, если оно технически применимо и его характеристики подтверждены.

Каждый вариант должен соответствовать фактическому составу оборудования либо быть явно обозначен как расчётный сценарий с дополнительными техническими условиями.

Нельзя включать в сравнение условный компрессор с неизвестной энергетической характеристикой и приписывать ему произвольный расход.

Третий этап: определить энергетическую характеристику каждой альтернативы

Для выбранного компрессора электрическая мощность может быть представлена как функция:

Pэл = f(Pхол, Tкип, Tконд, n, s),

где:

• Pхол — фактическая холодопроизводительность;
• Tкип — температура кипения;
• Tконд — температура конденсации;
• n — скорость вращения, если она регулируется;
• s — состояние или ступень регулирования компрессора.

Для реального оборудования могут потребоваться дополнительные параметры.

Зависимость необходимо определять по измеренным данным или подтверждённым характеристикам производителя, применимым к соответствующей рабочей точке.

Если характеристика известна только для полной нагрузки, использовать её для расчёта произвольной частичной загрузки нельзя без обоснованной модели.

Четвёртый этап: рассчитать энергию альтернативного алгоритма

Для каждого временного интервала выбирают допустимую комбинацию компрессоров.

Её суммарная холодопроизводительность должна обеспечивать соответствующую задачу с учётом тепловой инерции и условий температурного регулирования.

Затем определяют электрическую мощность:

Pальт,i = ΣPэл,j,i.

Полная энергия:

Eальт = Σ(Pальт,i × ti).

Если альтернативная последовательность предполагает дополнительные пуски и переходные состояния, их энергетические последствия необходимо учитывать.

Если предусмотрены задержки переключения и минимальные времена работы, расчётная последовательность должна соблюдать эти ограничения.

Пятый этап: определить разность энергопотребления

ΔE = Eисх − Eальт.

Если ΔE положительна, альтернативный вариант имеет меньший расчётный электрический расход в принятых условиях.

Относительная разность:

δE = ΔE / Eисх × 100 %.

Однако результат можно считать обоснованным только при сопоставимой холодильной задаче и подтверждённых характеристиках режимов.

Если неизвестны действительные мощности разгрузки или характеристики частотного управления, величина ΔE останется неопределённой.

Нельзя назначать процент экономии от изменения алгоритма только по количеству выключенных компрессоров или сокращению числа пусков.

Как отделить влияние алгоритма от изменения температур холодильного цикла

Это один из наиболее важных этапов анализа.

Предположим, что предприятие изменило последовательность включения компрессоров и после этого зарегистрировало другой расход электроэнергии.

Если одновременно изменилась наружная температура, температура конденсации также могла измениться.

Если изменилась нагрузка камер, могло измениться давление всасывания.

В таком случае разность электрической энергии нельзя полностью приписывать настройке алгоритма.

Сценарий: расписание не изменилось, но расход вырос

Компрессоры работают в прежней последовательности, но потребляют больше электроэнергии.

Необходимо проверить, изменились ли:

• температура кипения;
• температура конденсации;
• холодильная нагрузка;
• фактическая частичная загрузка;
• производительность компрессоров в соответствующих условиях.

Например, при более высокой температуре конденсации может ухудшиться COP.

Тогда даже неизменная последовательность включения способна сопровождаться увеличением электрического расхода.

Следовательно, причина может находиться не в расписании, а в изменившихся термодинамических условиях.

Сценарий: число пусков уменьшилось, но энергия не снизилась

Если после изменения управления компрессор реже останавливается, но дольше работает при невыгодной частичной загрузке, суммарный расход может не уменьшиться.

Например, сокращение числа пусков способно сопровождаться увеличением времени разгрузки.

В таком случае необходимо сравнить полную энергию работы и переходных состояний.

Сам факт уменьшения количества пусков не доказывает энергетическую экономию.

Сценарий: после изменения управления улучшился COP

Необходимо установить, обусловлено ли изменение COP непосредственно новым режимом компрессора.

Если одновременно повысилась температура кипения или снизилась температура конденсации, часть улучшения могла возникнуть из-за других условий цикла.

Чтобы выделить эффект алгоритма, следует сопоставить энергетические характеристики при одинаковых температурных условиях либо использовать подтверждённую термодинамическую модель.

Сценарий: изменились одновременно алгоритм и холодильная нагрузка

Если предприятие изменило производственный график и перенастроило компрессоры, возникает смешанное изменение.

Например, снизилась потребность в холоде, вследствие чего уменьшилось количество включённых агрегатов.

В этом случае часть сокращения электроэнергии объясняется меньшей полезной нагрузкой.

Другая часть может быть связана с новым способом распределения работы между компрессорами.

Для разделения необходимо рассчитать оба алгоритма на одинаковом профиле холодильной нагрузки.

Если температурные условия и фактическая нагрузка не сопоставимы, наблюдаемую разницу электрической энергии нельзя считать измеренным эффектом одной настройки.

Почему важны точки измерения давления всасывания и нагнетания

Для сравнения необходимо знать, к какому физическому состоянию относятся зарегистрированные параметры.

Например, давление всасывания может измеряться на входе компрессора, а температура кипения рассчитываться для испарителя.

Если между этими точками существует существенный перепад давления, значения нельзя считать тождественными.

Аналогично давление нагнетания на выходе компрессора может отличаться от давления в соответствующей части конденсатора.

При сопоставлении разных алгоритмов необходимо использовать одинаковые точки или корректно учитывать различия.

Как проверить влияние потерь давления на стороне всасывания

Падение давления между испарителем и компрессором может изменять условия всасывания.

Для установленного массового расхода это способно влиять на энергетическую характеристику компрессора.

Но если после изменения алгоритма одновременно изменился расход хладагента, перепад давления тоже может измениться.

Поэтому нельзя автоматически считать новую величину давления всасывания самостоятельной причиной изменения электроэнергии.

Необходимо установить взаимосвязь между массовым расходом, гидравлическим сопротивлением и рабочей точкой компрессора.

Как проверять давление нагнетания при работе нескольких компрессоров

Если несколько компрессоров работают на общий конденсаторный контур, изменение числа включённых агрегатов может изменять общую тепловую нагрузку конденсатора.

В результате температура и давление конденсации тоже способны измениться.

Следовательно, алгоритм управления и термодинамические условия не всегда независимы.

Для технического сравнения необходимо учитывать их совместное влияние.

Если расчёт предполагает одинаковую температуру конденсации при любых комбинациях, это допущение должно быть проверено.

Если оно не выполняется, необходимо использовать модель, в которой параметры конденсации изменяются вместе с режимом станции.

Как выбрать допустимые параметры переключений

После определения энергетически предпочтительных рабочих комбинаций необходимо проверить техническую допустимость переходов между ними.

На практике алгоритм должен учитывать требования холодильного оборудования и задачи охлаждения.

Нельзя допускать произвольного количества пусков ради минимизации электрической мощности в отдельных коротких интервалах.

Также нельзя поддерживать компрессор в режиме, который нарушает предусмотренные условия работы.

Почему слишком узкий диапазон регулирования может вызывать частые пуски

Если автоматика включается и отключается при небольшом изменении контролируемого параметра, компрессор может часто переключаться.

Однако результат зависит от тепловой инерции объекта, производительности компрессора и динамики нагрузки.

Поэтому изменение диапазона управления необходимо оценивать совместно с температурным режимом камер или другого охлаждаемого процесса.

Если расширение диапазона приводит к недопустимым колебаниям температуры, такой вариант нельзя принимать только из-за уменьшения пусков.

Почему задержки переключений нельзя выбирать произвольно

В системе управления могут быть предусмотрены минимальное время работы, минимальное время остановки и задержки подключения дополнительных компрессоров.

Они должны соответствовать требованиям оборудования и условиям холодильной системы.

Если задержка слишком велика для фактического роста нагрузки, оборудование может не обеспечивать необходимую холодопроизводительность в переходном режиме.

Если дополнительный агрегат подключается слишком рано, он может длительно работать при низкой загрузке.

Поэтому параметры переключения определяют по профилю спроса и подтверждённым характеристикам оборудования.

Почему энергетически лучший расчётный режим может оказаться неприменимым

Модель может показывать минимальное энергопотребление при частых переключениях между несколькими компрессорами.

Но если такая последовательность нарушает ограничения по пускам, режимам смазки или другим условиям эксплуатации, использовать её нельзя.

Аналогично расчёт может предполагать работу частотного компрессора ниже предусмотренной минимальной скорости.

В таком случае необходимо исключить недопустимую рабочую точку и пересчитать альтернативу.

Энергетически предпочтительной может считаться только технически допустимая последовательность, обеспечивающая необходимую холодильную мощность и температурный режим.

Как построить режимную карту холодильных компрессоров

Режимная карта представляет собой систему данных, позволяющую сопоставлять холодильную нагрузку, состав работающего оборудования, параметры цикла и электрическую энергию.

Она должна показывать не только фактические состояния компрессоров, но и условия, при которых эти состояния возникают.

Для каждой характерной нагрузки определяют рабочую комбинацию и соответствующие параметры.

Режим	Что фиксируют	Какой технический вывод получают
Минимальная холодильная нагрузка	Частоту пусков, минимальную скорость, время разгрузки, температуры цикла	Насколько эффективно система обеспечивает небольшой спрос
Устойчивая частичная нагрузка	Состав работающих компрессоров, ступени регулирования и мощность	Какая комбинация имеет меньшую энергию при соответствующей холодопроизводительности
Номинальная производственная нагрузка	Рабочие состояния агрегатов, параметры всасывания и нагнетания	Соответствие действующего алгоритма основной задаче холодоснабжения
Пиковая нагрузка	Максимально необходимую подачу холода и последовательность подключения агрегатов	Способность системы обеспечивать спрос без нарушения температурного режима
Переход между режимами	Время переключения, параметры цикла и электрическую мощность	Допустимость переходов и их влияние на полную энергию
Работа при изменившейся температуре конденсации	Холодопроизводительность и мощность при новых условиях	Отделение влияния внешнего температурного режима от алгоритма управления
Работа при изменившейся температуре кипения	Параметры всасывания, производительность и мощность	Влияние изменения испарения на энергетическую характеристику

Такая карта может включать непосредственно измеренные режимы и расчётные альтернативы.

Но они должны быть обозначены отдельно.

Если характеристика компрессора при конкретной ступени загрузки измерена, её можно использовать как подтверждённое значение для соответствующих условий.

Если характеристика получена интерполяцией между известными рабочими точками, необходимо проверить допустимость такого расчёта.

Если предполагаемый режим находится за пределами подтверждённого диапазона, его результат нельзя считать достоверным.

Как оформить сравнение энергетической эффективности

Для каждой комбинации желательно установить:

• холодильную нагрузку;
• фактическую холодопроизводительность;
• число и состав работающих компрессоров;
• ступень регулирования или скорость каждого агрегата;
• давление и температуру всасывания;
• давление и температуру нагнетания;
• электрическую мощность;
• продолжительность режима;
• расчётный или измеренный COP;
• технические ограничения применения.

Затем для одного профиля нагрузки рассчитывают полную энергию конкурирующих последовательностей.

Если новая последовательность уменьшает время невыгодной частичной загрузки, необходимо показать соответствующее изменение мощности и продолжительности.

Если уменьшается количество пусков, необходимо определить изменение энергии полного рабочего цикла.

Если используется частотное управление, сравнение должно опираться на характеристику мощности от скорости и холодопроизводительности.

Как проверить качество расчётной модели

Перед тем как использовать модель для выбора настройки, необходимо убедиться, что она достаточно правильно описывает существующую станцию.

Для этого рассчитывают энергопотребление действующего алгоритма по известным рабочим состояниям.

Затем сопоставляют расчёт с измеренной электрической энергией за тот же период.

Если между ними существует существенное расхождение, необходимо установить причину.

Например, модель может не учитывать:

• фактическую мощность частичной загрузки;
• переходные состояния;
• изменение температур кипения и конденсации;
• вспомогательные электрические нагрузки;
• некорректную временную привязку архивов;
• отличия фактической холодопроизводительности от паспортной.

При этом расхождение нельзя автоматически считать техническими потерями компрессора.

Возможно, в расчёте используется неполная измерительная граница либо недостаточно точная энергетическая характеристика.

После уточнения модели проверяют её на нескольких разных режимах.

Если она согласуется только с одной точкой полной загрузки, её применение для анализа частичной нагрузки остаётся ограниченным.

Модель альтернативного управления должна сначала воспроизводить измеренную работу действующей системы с достаточной для решения точностью.

Как проверить конкурирующие причины повышенного энергопотребления

Один и тот же рост электрической энергии может иметь несколько объяснений.

Поэтому режимная карта должна включать проверку противоположных гипотез.

Наблюдение	Возможная причина	Что необходимо проверить
Увеличилась энергия при той же последовательности включений	Изменились температуры кипения или конденсации	Синхронные параметры цикла и фактическую холодильную нагрузку
При малой нагрузке часто происходят пуски	Производительность агрегата значительно превышает текущую потребность либо так работает настройка управления	Профиль нагрузки, длительность циклов и допустимые границы переключения
Пусков стало меньше, но энергия не снизилась	Увеличилась продолжительность невыгодной частичной загрузки или разгрузки	Мощность и холодопроизводительность соответствующих состояний
После включения второго компрессора общий COP снизился	Комбинация работает при неблагоприятном распределении нагрузки или изменившихся параметрах цикла	Индивидуальные мощности, холодопроизводительность и температуры
При снижении скорости электрическая мощность уменьшается слабее ожидаемого	Реальная характеристика компрессора и привода отличается от упрощённой пропорциональной модели	Измеренную зависимость мощности от скорости и холодопроизводительности
В жаркую погоду компрессоры потребляют больше энергии	Повышается температура конденсации или меняется холодильная нагрузка	Условия охлаждения конденсатора и профиль полезного спроса
Энергопотребление уменьшилось, но камеры стали теплее	Фактически выполнена меньшая холодильная работа	Начальное и конечное тепловое состояние охлаждаемого объекта

Если выявлено несколько причин, необходимо рассматривать их совместное влияние.

Например, частая работа при малой нагрузке может одновременно сопровождаться снижением температуры кипения.

Тогда часть дополнительных затрат относится к невыгодной последовательности работы, а часть — к изменившемуся термодинамическому режиму.

Для количественного разделения требуется согласованная модель.

Нельзя произвольно назначать процент перерасхода каждому фактору.

Когда данных недостаточно для обоснования настройки

Если предприятие располагает только общим электросчётчиком и журналом часов работы, можно определить электрическую энергию станции за период.

Но нельзя достоверно установить, какой алгоритм управления обеспечил этот результат и как изменилась энергетическая эффективность отдельных компрессоров.

Для каждого недостающего параметра существует конкретное ограничение.

Недостающие данные	Что нельзя определить	Необходимое следующее действие
Архив состояний компрессоров	Продолжительность нагрузки, разгрузки и переходных режимов	Получить данные контроллеров или организовать регистрацию состояний
Частота пусков	Фактическое количество и продолжительность циклов	Получить журнал событий или счётчики пусков
Электрическая мощность отдельных компрессоров	Энергию каждой комбинации агрегатов	Выполнить раздельные измерения активной мощности
Давление и температура всасывания	Термодинамическое состояние на входе компрессора	Получить синхронные измерения соответствующих параметров
Давление и температура нагнетания	Условия сжатия и их изменение по рабочим режимам	Проверить параметры в соответствующих контрольных точках
Скорость вращения	Связь частотного регулирования с фактической мощностью	Получить архив скорости или частоты вместе с электрическими измерениями
Профиль холодильной нагрузки	Какую полезную задачу должна обеспечить альтернативная последовательность	Определить холодильную нагрузку по измерениям или обоснованной модели
Характеристика частичной загрузки	COP соответствующих режимов разгрузки	Получить применимую характеристику конкретного компрессора
Температуры кипения и конденсации	Влияние термодинамических условий на изменение расхода	Уточнить параметры цикла и состояние хладагента
Ограничения переключений	Техническую допустимость расчётного алгоритма	Проверить характеристики и требования установленного оборудования

Если отсутствует профиль нагрузки, нельзя выбрать оптимальную комбинацию компрессоров только по средней мощности потребления.

Если неизвестна мощность разгрузки, нельзя достоверно оценить результат сокращения времени этого состояния.

Если отсутствуют температуры цикла, нельзя отделить влияние алгоритма от изменения условий сжатия.

Если неизвестна характеристика частотного регулирования, нельзя обосновывать экономию произвольной зависимостью от скорости вращения.

Если не проверены ограничения пусков и остановок, расчётная последовательность может оказаться технически недопустимой.

Отсутствие данных необходимо превращать в конкретное измерительное задание, а не заменять предполагаемыми процентами экономии.

Как проверить альтернативную настройку в эксплуатации

После расчётного выбора необходимо подтвердить результат на фактических рабочих режимах.

Проверку выполняют при условиях, позволяющих сопоставить полезную холодильную нагрузку и состояние оборудования.

При этом настройка не должна нарушать требования к температуре камер и технологических процессов.

Какие параметры контролируют до и после изменения

Для сопоставления необходимы:

• полная электрическая энергия компрессорной станции;
• активная мощность каждого агрегата;
• количество пусков и остановок;
• продолжительность состояний нагрузки и разгрузки;
• фактическая скорость регулируемых компрессоров;
• параметры всасывания и нагнетания;
• температуры кипения и конденсации;
• фактическая холодильная нагрузка;
• начальное и конечное тепловое состояние охлаждаемого объекта.

Если после изменения настройки уменьшилась электрическая энергия, необходимо установить, сохранилась ли полезная холодильная работа.

Если новая последовательность обеспечила меньшую холодопроизводительность и допустимые температуры были нарушены, снижение электрического расхода нельзя считать подтверждённой экономией.

Как подтвердить уменьшение невыгодной частичной загрузки

Если новое управление сократило продолжительность разгрузки, необходимо определить, сколько электроэнергии фактически расходуется в альтернативных состояниях.

Например, вместо длительной работы одного агрегата на невыгодной ступени может использоваться другая комбинация компрессоров.

Но суммарный результат зависит от полной электрической мощности этой комбинации.

Поэтому сравнивают энергию всех задействованных агрегатов, а не только компрессора, время разгрузки которого уменьшилось.

Как подтвердить эффект уменьшения количества пусков

Если новая настройка сократила число пусков, необходимо проверить изменение полной энергии рабочих циклов.

Например, уменьшение количества переходов может сопровождаться увеличением продолжительности работы компрессора при частичной нагрузке.

Тогда общая энергия может не уменьшиться.

Поэтому результат определяют по измеренным кВт·ч за сопоставимую холодильную задачу.

Как учитывать изменение внешних условий

Если испытания проведены в разные дни, необходимо проверить температурные условия конденсации и фактическую холодильную нагрузку.

Например, снижение электрического потребления после перенастройки может совпасть с уменьшением наружной температуры.

В таком случае часть результата могла возникнуть из-за более благоприятных условий отвода тепла.

Для подтверждения эффекта алгоритма используют сопоставимые рабочие точки либо модель, учитывающую изменение термодинамических условий.

Успешная настройка подтверждается уменьшением полного электрического расхода при одинаковой полезной холодильной задаче, допустимых режимах оборудования и согласованных температурных условиях.

Как оформить обоснование настройки холодильных компрессоров

Итоговое обоснование должно содержать не только рекомендуемую последовательность работы, но и подтверждение её энергетической и технической применимости.

Для этого используют режимную карту и расчёт сравниваемых алгоритмов.

Раздел результата	Что необходимо зафиксировать
Состав компрессорной станции	Типы агрегатов, предусмотренные способы регулирования и технические ограничения
Измерительная граница	Какая электрическая энергия и какая холодопроизводительность учитываются
Профиль холодильной нагрузки	Характерные интервалы и продолжительность режимов
Исходный алгоритм	Последовательность включения, остановки, разгрузки и регулирования
Частота пусков	Фактическое количество циклов и продолжительность состояний
Параметры всасывания	Давление, температуру и соответствующее состояние хладагента
Параметры нагнетания	Давление, температуру и условия сжатия
Температуры цикла	Кипение и конденсацию для соответствующих рабочих точек
Регулируемая производительность	Скорость вращения, ступени и фактическую холодопроизводительность
Электрическая мощность	Мощность каждого компрессора в характерных состояниях
Холодильный коэффициент	Измеренный или рассчитанный COP при подтверждённых условиях
Альтернативные алгоритмы	Допустимые последовательности работы и распределения нагрузки
Энергетическое сравнение	Полную электрическую энергию каждого варианта для одинаковой задачи
Эксплуатационные ограничения	Допустимость пусков, скоростей, переходов и температурного режима
Обоснованная настройка	Условия подключения, отключения и регулирования агрегатов
Ограничения достоверности	Недостающие измерения и рабочие точки без подтверждённых характеристик
Следующее действие	Конкретную настройку, измерение или расчёт, необходимый для подтверждения результата

Если расчёт показывает, что при малой нагрузке исходный компрессор часто запускается и останавливается, необходимо исследовать причины циклирования и допустимую альтернативу.

Если значительная часть времени приходится на невыгодную частичную загрузку, рассматривают возможное изменение распределения нагрузки.

Если после изменения скорости вращения COP ухудшается, необходимо уточнить фактическую характеристику регулируемого компрессора.

Если потребление выросло без изменения алгоритма, проверяют температуры кипения и конденсации.

В каждом случае следующий шаг определяется выявленной зависимостью, а не универсальной рекомендацией изменить настройки.

Какие технические выводы допустимы по результатам анализа

Режимная карта позволяет определить, в каких условиях действующий алгоритм обеспечивает холодильную нагрузку с повышенными электрическими затратами.

Однако уровень достоверности зависит от исходных измерений.

Подтверждено невыгодное частое циклирование. Такой вывод требует измеренных пусков, продолжительности состояний и сравнения электрической энергии с допустимым альтернативным режимом.

Подтверждены повышенные затраты частичной разгрузки. Необходимы фактическая электрическая мощность и холодопроизводительность соответствующего состояния.

Установлена энергетически предпочтительная комбинация компрессоров. Для этого сравнивают полную энергию комбинаций при одинаковой холодильной нагрузке и температурных условиях.

Частотное регулирование может уменьшать энергопотребление. Вывод требует подтверждённой зависимости мощности от скорости и холодопроизводительности в допустимом диапазоне.

Рост энергии вызван изменением температур цикла. Для такого заключения необходимо подтвердить изменение кипения или конденсации и его энергетическое влияние, отдельно от режима переключений.

Эффект новой настройки не подтверждён. Такой вывод необходим, если отсутствуют архивы состояний, данные о холодильной нагрузке или характеристики компрессоров при рассматриваемых условиях.

При интерпретации необходимо соблюдать несколько ограничений.

• Количество пусков не равно величине энергетических потерь. Требуется анализ полного рабочего цикла.
• Сокращение пусков не гарантирует экономию. Может увеличиться время невыгодной частичной загрузки.
• Работа на разгрузке не имеет одинаковой энергетической характеристики у разных компрессоров. Необходимы данные конкретного оборудования.
• Частотное регулирование не всегда обеспечивает наилучший COP. Результат зависит от скорости, нагрузки и условий холодильного цикла.
• Нельзя сравнивать алгоритмы только по часам работы. Необходимо учитывать фактическую холодопроизводительность.
• Нельзя игнорировать температуры кипения и конденсации. Они способны изменить электрический расход даже при неизменном расписании.
• Нельзя переносить характеристики воздушных компрессоров на холодильные. Необходима применимая термодинамическая модель.
• Нельзя выбирать настройки без проверки ограничений оборудования. Допустимая последовательность должна соответствовать требованиям эксплуатации.
• Нельзя считать экономией уменьшение выполненной холодильной работы. Температурная задача должна сохраняться.
• Расчётную экономию необходимо отличать от измеренной. Модельные значения требуют подтверждения в реальной эксплуатации.

Итог: как определить энергетически рациональный режим холодильных компрессоров

Энергопотребление холодильной системы зависит от того, насколько действующий алгоритм регулирования соответствует фактической потребности в холоде и условиям холодильного цикла.

При небольшой нагрузке возможны дополнительные затраты из-за частых пусков, продолжительной разгрузки или работы компрессоров в невыгодных точках частичной производительности.

Однако сам факт такого режима не доказывает конкретную величину перерасхода.

Для технического вывода необходимо получить архивы состояний компрессоров, электрической мощности, скорости вращения, давления и температуры всасывания и нагнетания.

Затем определяют фактический профиль холодильной нагрузки и связывают его с работой компрессорной станции.

После этого сопоставляют энергетическую эффективность допустимых алгоритмов: пусков и остановок, ступенчатого включения агрегатов, регулирования производительности и изменения скорости вращения.

Каждый вариант рассчитывают для одинаковой полезной холодильной задачи.

Отдельно проверяют влияние температур кипения и конденсации. Если они изменились, необходимо установить, насколько изменилась энергетическая характеристика компрессоров независимо от выбранного расписания.

Итоговый технический результат — режимная карта холодильных компрессоров и обоснование настройки. В ней должны быть показаны характерные нагрузки, состояния оборудования, фактические мощности, параметры холодильного цикла и энергетические результаты допустимых альтернатив.

Если измерений достаточно, можно определить последовательность работы компрессоров, обеспечивающую необходимую холодильную мощность при меньших электрических затратах.

Если данные неполны, следующим действием становится конкретная проверка: регистрация пусков, измерение мощности разгрузки, определение характеристик частотного регулирования, получение температур цикла или расчёт фактической холодильной нагрузки.

Главное ограничение — нельзя переносить принципы воздушной компрессии на холодильную систему без термодинамической модели. Энергетический результат холодильного компрессора необходимо определять через его фактическую холодопроизводительность, электрическую мощность и параметры хладагента в соответствующем рабочем режиме.

Состояния компрессоров, параметры холодильного цикла и действительные зависимости электрической мощности от холодопроизводительности проверяют при обследовании холодильных установок и систем холодоснабжения. Полученные режимные карты и сравнение алгоритмов используют для выявления неэффективных режимов работы оборудования, чтобы обосновывать настройки компрессоров по измеренному электрическому результату, а не по одному количеству пусков, времени работы или предполагаемым процентам экономии.