Енергозберігаючий підхід до охолодження приміщень

Близько 40% електроенергії, що споживається споживачами, використовується для охолодження та опалення приміщень. З потеплінням клімату, зростаючим населенням і підвищенням рівня життя, щодня зростає потреба в забезпеченні комфорту і захисту здоров'я людей, що веде до глобального попиту на електроенергію.

Більшість існуючих систем кондиціонування повітря вкрай неефективні з точки зору споживання електроенергії. Головна причина — слабка архітектура пристроїв. Кондиціонери повинні знижувати температуру і видаляти вологу. Два завдання вимагають величезної кількості енергії.

Шлях до створення енергоефективних систем кондиціонування повітря

Десять років тому вчені з інституту MIT, розташованого в Абу-Дабі (ОАЕ), почали масштабне дослідження щодо створення енергоефективної системи підтримки комфортної температури в приміщеннях. В експерименті застосовувалася холодна вода, що подається по трубах, розміщеним в підлозі і на стелі. Проте випробування не дали очікуваний результат, так як виявилися енергоємними і вимагали видалення надлишкової вологи.

Запозичення з систем опріснення

Перспективна альтернатива була знайдена через кілька років в результаті співпраці з дослідниками з Сінгапуру, які працюють над енергоефективної технології опріснення морської води. Для осадження солі морська вода підлягає кип'ятінню. Це енергоємна процедура. Тому було застосовано вживання напівпроникних діафрагм, які пропускають молекули води і осаджують іони солі.

Концептуальне рішення стало основою нового проекту. Використовуючи нову методику вчені змогли розрахувати теоретичну продуктивність, необхідну для охолодження і осушення повітря, а потім проаналізувати ефективність даної технології.

Нова технологія була застосована в якості орієнтира. За допомогою неї вчені змогли провести послідовні порівняння різних конструкцій кондиціонуючих систем у різних кліматичних умовах.

В якості промислового орієнтир для порівняння використовувався коефіцієнт продуктивності (COP), який показував, скільки одиниць охолодження передбачено для кожної одиниці вхідного електрики.

Різні показники для різних міст

Для всіх досліджуваних систем продуктивність варіювалася в залежності від температури навколишнього середовища і рівня вологості.

Щоб дослідити практичний вплив продуктивності, дослідники порівняли стандартні VCS системи і працюючі на основі мембран і осушувачів. Дослідження проводилися в чотирьох містах з різним кліматом.

Мембранні системи, згідно з дослідженнями, перевершили звичайні VCS системи:

• В Дубаї (має тропічний клімат пустелі) використання гібридної мембранно-осушувальної системи показало зниження споживання електроенергії на 30% в порівнянні зі стандартною СКВ.
• В Лас-Вегасі (субтропічний посушливий клімат), де вологість нижче, система на основі осушувача (без мембрани) — виявилася найбільш ефективним варіантом, що приносить 30% вигоду.
• В Нью-Йорку (субтропічний вологий клімат, наближений до клімату на Україні) — всі зразки показали прийнятні показники, але система на основі осушувача продемонструвала 70% зниження загального споживання електроенергії.
• В Сінгапурі (тропічний океанічний клімат) — система з осушувачем і комбінована мембранного типу показали гідні показники, з потенційною економією електроенергії до 40%.

В сукупності, результати досліджень показали:

1. Використання мембран і осушувачів дозволяє домогтися більшої ефективності кондиціонування повітря, але реальна економія виникає тільки тоді, коли нововведення включені в ретельно продумані й інтегровані системи.
2. Місцевий клімат і наявність ресурсів — енергетичних і водних, необхідно враховувати при прийнятті рішення про те, яка система кондиціонування повітря забезпечить кращу продуктивність в цій частині світу.