Poměr sezónní energetické účinnosti - Seasonal energy efficiency ratio

„SEER“ přeadresuje tady. Pro další použití viz Věštec (disambiguation).
Tento článek je o americké definici SEER. Pro evropskou definici viz Evropský poměr sezónní energetické účinnosti.

Účinnost klimatizací je často hodnocena podle poměr sezónní energetické účinnosti (SEER) který je definován Ústav klimatizace, topení a chlazení ve svém standardu AHRI 210/240 z roku 2008, Hodnocení výkonu jednotného klimatizačního zařízení a zařízení tepelného čerpadla vzduch.[1] Podobným standardem je Evropský poměr sezónní energetické účinnosti (ESEER).

Hodnocení SEER jednotky je chladicí výkon během typické chladicí sezóny dělený celkovým příkonem elektrické energie během stejného období. Čím vyšší je SEER hodnocení jednotky, tím je energeticky účinnější. V USA je SEER poměr chlazení Britská tepelná jednotka (BTU) na energii spotřebovanou ve watthodinách. Koeficient výkonu (POLICAJT ), univerzálnější míra účinnosti bez jednotky, je popsána v následující části.

Zvažte například klimatizační jednotku s výkonem 5 000 BTU / h (chladicí výkon 1465 W) se SEER 10 BTU / W · h, která bude v provozu během roční chladicí sezóny celkem 1 000 hodin (např. 8 hodin denně po dobu 125 dnů).

Celkový roční chladicí výkon by byl:

5 000 BTU / h × 8 h / den × 125 dní / rok = 5 000 000 BTU / rok

Při SEER 10 BTU / W · h by roční spotřeba elektrické energie byla asi:

5 000 000 BTU / rok / 10 BTU / (W · h) = 500 000 W · h / rok

Průměrné využití energie lze vypočítat také jednodušeji podle:

Průměrný výkon = (BTU / h) / (SEER) = 5000/10 = 500 W.

Pokud jsou vaše náklady na elektřinu 20 ¢ / kW · h, pak jsou vaše náklady za hodinu provozu:

0,5 kW * 20 ¢ / kW · h = 10 ¢ / h

Vztah SEER k EER a COP

Poměr energetické účinnosti (EER) konkrétního chladicího zařízení je poměr výstup chladicí energie (v BTU / h) na vstup elektrická energie (ve wattech) v daném provozním bodě. EER se obecně počítá s použitím venkovní teploty 95 ° F a vnitřní teploty (ve skutečnosti zpětného vzduchu) 80 ° F a 50% relativní vlhkosti.

EER souvisí s výkonovým koeficientem (POLICAJT ) běžně používaný v termodynamika, přičemž primární rozdíl spočívá v tom, že COP chladicího zařízení je bez jednotek, protože čitatel a jmenovatel jsou vyjádřeny ve stejných jednotkách. EER používá smíšené jednotky, takže nemá okamžitý fyzický smysl a je získán vynásobením COP (nebo EER) konverzním faktorem z BTU / h na Watts: EER = 3,41214 × COP (viz Britská tepelná jednotka ).

Poměr sezónní energetické účinnosti (SEER) je také COP (nebo EER) vyjádřený v BTU / hod / W, ale místo toho, aby byl hodnocen za jediného provozního stavu, představuje očekávaný celkový výkon pro počasí typického roku v daném místě . SEER se tedy počítá se stejnou vnitřní teplotou, ale v rozsahu venkovních teplot od 65 ° F (18 ° C) do 104 ° F (40 ° C), s určitým stanoveným procentem času v každé z 8 zásobníků pokrývajících 5 ° F (2,8 ° C). V tomto hodnocení se nepočítá s různým podnebím, které má poskytnout informace o tom, jak je EER ovlivněn rozsahem venkovních teplot v průběhu chladicí sezóny.

Typický EER pro bytové jednotky centrálního chlazení = 0,875 × SEER. SEER je pro stejné zařízení vyšší hodnota než EER.[1]

Podrobnější metoda převodu SEER na EER používá tento vzorec:

EER = -0,02 × SEER² + 1,12 × SEER[2] Tato metoda se používá pouze pro srovnávací modelování a není vhodná pro všechny klimatické podmínky.[2]

SEER 13 je přibližně ekvivalentní EER 11 a COP 3,2, což znamená, že 3,2 jednotky tepla jsou odstraněny z interiéru na jednotku energie použité k provozu klimatizace.

Teoretické maximum

SEER a EER klimatizace jsou omezeny zákony termodynamiky. Proces chlazení s maximální možnou účinností je Carnotův cyklus. COP klimatizace používající Carnotův cyklus je:

kde je vnitřní teplota a je venkovní teplota. Obě teploty musí být měřeny pomocí a termodynamická teplotní stupnice založené na absolutní nule jako např Kelvin nebo Rankine. EER se vypočítá vynásobením COP 3,412 BTU / W⋅h, jak je popsáno výše:

Za předpokladu venkovní teploty 35 ° C a vnitřní teploty 27 ° C dává výše uvedená rovnice (při převodu teplot na Kelvin nebo Rankine) COP 36 nebo EER 120. To je asi 10krát účinnější než dnes dostupná běžná domácí klimatizace.

Maximální EER klesá s rostoucím rozdílem mezi teplotou vnitřního a venkovního vzduchu a naopak. V pouštním podnebí, kde je venkovní teplota 120 ° F (49 ° C), maximální COP klesne na 13 nebo EER 46 (pro vnitřní teplotu 80 ° F (27 ° C)).

Maximální SEER lze vypočítat zprůměrováním maximálního EER v rozmezí očekávaných teplot pro sezónu.

Normy americké vlády SEER

Hodnocení SEER odráží celkovou účinnost systému na sezónním základě a EER odráží energetickou účinnost systému za jednoho konkrétního provozního stavu. Obě hodnocení jsou užitečná při výběru produktů, ale pro srovnání je nutné použít stejné hodnocení.

Podstatné úspory energie lze dosáhnout efektivnějšími systémy. Například upgradem ze SEER 9 na SEER 13 se sníží spotřeba energie o 30% (odpovídá 1 - 9/13).

Se stávajícími jednotkami, které jsou stále funkční a dobře udržované, když časová hodnota peněz je považováno za nejefektivnější z hlediska nákladů ponechání stávajících jednotek než jejich proaktivní výměna. Účinnost klimatizací se však může časem výrazně snížit.[3]

Ale při výměně zařízení nebo specifikaci nových instalací je k dispozici řada SEER. U většiny aplikací jsou minimální nebo téměř minimální jednotky SEER nákladově nejefektivnější, ale čím delší je chladicí období, tím vyšší jsou náklady na elektřinu a čím déle budou kupující vlastnit systémy, tím více je oprávněno postupné zvyšování jednotek SEER. Nyní jsou k dispozici rezidenční split systémy AC jednotek SEER 20 nebo více. Vyšší jednotky SEER mají obvykle větší spirály a více kompresorů, přičemž některé mají také proměnný průtok chladiva a proměnlivý průtok přiváděného vzduchu.

1992

V roce 1987 byla přijata legislativa, která vstoupila v platnost v roce 1992, a vyžadovala minimální hodnocení SEER 10.[4] Je vzácné vidět systémy s hodnocením pod SEER 9 ve Spojených státech, protože stárnoucí stávající jednotky jsou nahrazovány novými jednotkami s vyšší účinností.

2006

Počínaje lednem 2006 bylo požadováno minimálně 13 SEER.[5] Spojené státy požadují, aby obytné systémy vyrobené po roce 2005 měly minimální hodnocení SEER 13. Centrální klimatizační zařízení s kvalifikací ENERGY STAR musí mít SEER alespoň 14,5. Okenní jednotky jsou z tohoto zákona vyňaty, takže jejich SEERy jsou stále kolem 10.

2015

V roce 2011 USA Ministerstvo energetiky (DOE) revidovala pravidla pro úsporu energie s cílem zavést zvýšené minimální standardy a regionální standardy pro obytné systémy HVAC.[6] Regionální přístup uznává rozdíly v optimalizaci nákladů vyplývající z regionálních klimatických rozdílů. Například, tam je malá výhoda v tom mít velmi vysokou klimatizační jednotku SEER v Maine, stát na severovýchodě USA.

Počínaje 1. ledna 2015, splitové centrální klimatizace nainstalované v jihovýchodní oblasti Spojených států amerických musí být alespoň 14 SEER. Mezi jihovýchodní region patří Alabama, Arkansas, Delaware, Florida, Gruzie, Havaj, Kentucky, Louisiana, Maryland, Mississippi, Severní Karolína, Oklahoma, Jižní Karolína, Tennessee, Texas a Virginie. Podobně centrální klimatizační jednotky s děleným systémem instalované v jihozápadním regionu musí mít minimálně 14 SEER a 12,2 EER počínaje 1. lednem 2015. Jihozápadní region se skládá z Arizony, Kalifornie, Nevady a Nového Mexika. Centrální klimatizace s děleným systémem instalovaná ve všech ostatních státech mimo regiony jihovýchodní a jihozápadní musí zůstat minimálně 13 SEER, což je současný národní požadavek.[6]

Za posledních 10 let došlo k mnoha novým pokrokům v efektivní technologii, které výrobcům umožnily dramaticky zvýšit hodnocení SEER, aby zůstaly nad požadovanými minimy stanovenými americkým ministerstvem energetiky.[Citace je zapotřebí ]

Výpočet ročních nákladů na elektrickou energii pro klimatizaci

Elektrická energie se obvykle měří v kilowattech (kW). Elektrická energie se obvykle měří v kilowatthodinách (kWh). Například pokud je elektrická zátěž, která odebírá 1,5 kW elektrické energie, provozována po dobu 8 hodin, používá 12 kWh elektrické energie. Ve Spojených státech je zákazníkům v oblasti elektrické energie účtován poplatek na základě množství elektrické energie, které spotřebuje. Na faktuře zákazníka uvádí společnost poskytující elektřinu množství elektrické energie v kilowatthodinách (kWh), které zákazník použil od posledního vyúčtování, a náklady na energii na kilowatthodinu (kWh).

Velikosti klimatizace jsou často uváděny jako „tuny“ chlazení, kde 1 tuna chlazení se rovná 12 000 BTU / h (3,5 kW). 1 tuna chlazení se rovná množství energie, kterou je třeba nepřetržitě aplikovat po dobu 24 hodin, aby se roztavila 1 tuna ledu. Roční náklady na elektrickou energii spotřebovanou klimatizační jednotkou 72 000 BTU / h (21 kW) (6 tun), která je v provozu 1000 hodin ročně, s hodnocením SEER 10 a náklady na elektrickou energii 0,12 USD za kilowatthodinu (kWh) je:

velikost jednotky, BTU / h × hodiny za rok, h × náklady na energii, $ / kWh ÷ SEER, BTU / Wh ÷ 1000, W / kW

Příklad 1:

(72 000 BTU / h) × (1 000 h / rok) × (0,12 USD / kWh) ÷ (10 BTU / Wh) ÷ (1 000 W / kW) = 860 USD / rok

Příklad 2. Rezidence poblíž Chicaga má klimatizaci s chladicí kapacitou 4 tuny a hodnocením SEER 10. Jednotka je provozována 120 dní každý rok po dobu 8 hodin denně (960 hodin ročně) a náklady na elektrickou energii je 0,10 $ za kilowatthodinu. Jaké jsou roční náklady na elektrickou energii potřebnou k provozu klimatizace? Nejprve převedeme tuny chlazení na BTU / h:

(4 tuny) × (12 000 BTU / h / tuna) = 48 000 Btu / h.

Roční náklady na elektrickou energii jsou:

(48 000 Btu / h) × (960 h / rok) × (0,10 USD / kWh) ÷ (10 BTU / Wh) ÷ (1000 W / kW) = 460 USD / rok

Maximální hodnocení SEER

Dnes jsou mini-split (ductless) klimatizace jednotky k dispozici s hodnocením SEER až 42.[7][8] Během veletrhu AHR Expo 2014 společnost Mitsubishi představila novou mini-split ductless AC jednotku s hodnocením SEER 30,5.[9] GREE také vydal mini split 30,5 SEER rating v roce 2015.[10] Společnost Carrier zahájila v průběhu roku 2018 Consumer Electronics Show (CES), která se konala v Las Vegas, bezdušovou klimatizaci 42 SEER.[11] Carrier je součástí UTC Climate, Controls & Security, jednotky společnosti United Technologies Corp. Tradiční AC systémy s kanály mají maximální hodnocení SEER mírně pod těmito úrovněmi. Prakticky také centrální systémy budou mít kvůli ztrátám souvisejícím s potrubím dosažený poměr energetické účinnosti o 10–20% nižší než jmenovitý štítek.

Kromě toho existují bytové střídavé jednotky ze země s hodnocením SEER až 75.[12] Účinná účinnost tepelného čerpadla země však závisí na teplotě použitého zdroje země nebo vody. Horké podnebí má mnohem vyšší teplotu spodní nebo povrchové vody než chladné podnebí, a proto nebude schopno dosáhnout takové účinnosti. Schéma hodnocení ARI u tepelných čerpadel se zemním zdrojem jim navíc umožňuje do značné míry ignorovat požadovaný výkon čerpadla v jejich jmenovitých hodnotách, čímž jsou dosažitelné hodnoty SEER často prakticky nižší než nejúčinnější zařízení se zdrojem vzduchu - zejména pro chlazení vzduchem. Existuje celá řada technologií, které v blízké budoucnosti umožní další zvýšení hodnocení SEER a EER.[13] Některé z těchto technologií zahrnují rotační kompresory, invertory, stejnosměrné střídavé motory, pohony s proměnnými otáčkami a integrované systémy.[13]

Tepelná čerpadla

Chladicí cyklus lze provozovat jako tepelné čerpadlo pro přesun tepla z venku do teplejšího domu. Tepelné čerpadlo s vyšším hodnocením SEER pro režim chlazení by také bylo obvykle účinnější v režimu vytápění, hodnoceno pomocí HSPF. Při provozu v režimu vytápění je tepelné čerpadlo obvykle účinnější než elektrický odporový ohřívač. Důvodem je, že ohřívač prostoru může převádět pouze vstupní elektrickou energii přímo na výstupní tepelnou energii, zatímco tepelné čerpadlo přenáší teplo také z venku. V režimu vytápění je koeficient výkonu poměrem tepla dodaného k energii spotřebované jednotkou. Ideální odporový ohřívač, který převádí 100% své vstupní elektřiny na výstupní teplo, by měl COP = 1, což odpovídá 3,4 EER. Se snížením venkovní teploty se tepelné čerpadlo stává méně účinným a jeho výkon se může srovnatelně srovnávat s odporovým ohřívačem. U tepelného čerpadla s minimální účinností chlazení 13 SEER je to obvykle pod -23 ° C.[14]

Nižší teploty mohou způsobit, že tepelné čerpadlo bude pracovat pod účinností odporového ohřívače, takže běžná tepelná čerpadla často obsahují topné spirály nebo pomocné topení z LP nebo zemního plynu, aby se zabránilo provozu chladicího cyklu s nízkou účinností. Tepelná čerpadla „studeného podnebí“ jsou navržena tak, aby optimalizovala účinnost pod -18 ° C. V případě chladného podnebí jsou nejúčinnějším řešením vodní nebo zemní tepelná čerpadla. Využívají relativně konstantní teplotu podzemní vody nebo vody ve velké zakopané smyčce ke zmírnění teplotních rozdílů v létě a zimě a ke zlepšení výkonu po celý rok. Cyklus tepelného čerpadla je v létě obrácen, aby fungoval jako klimatizace.

Viz také

Reference

  1. ^ A b „ANSI / AHRI 210 / 240-2008: 2008 Standard for Performance Rating of Unitary Air-Conditioning & Air-Source Heat Pump equipment“ (PDF). Ústav klimatizace, topení a chlazení. 2008.
  2. ^ A b „US DOE Building America House Simulation Protocols, Revised October 2010“ (PDF). 2010.
  3. ^ Veřejné zasedání amerického energetického rámce pro ústřední obytné klimatizace a tepelná čerpadla (12. června 2008) ve dnech 35–36 (přepis) [1].
  4. ^ http://www.eesi.org/papers/view/fact-sheet-air-conditioner-efficiency-standards-seer-13-vs.-seer-12
  5. ^ http://www.mikesheatingandairconditioning.com/13seermandate.htm
  6. ^ A b „DOE dokončuje nové standardy pro úsporu energie pro domácí HVAC zařízení“. 26. října 2011. Citováno 22. května 2014.
  7. ^ „Carrier uvádí na trh nejúčinnější klimatizaci, kterou si můžete v Americe koupit“. Dopravce. Citováno 12. června 2019.
  8. ^ „Jednozónový systém tepelného čerpadla nosiče 9 000 BTU 42 SEER - 230 V - vysoká zeď“. HVACDirect.com. Citováno 12. června 2019.
  9. ^ „Energeticky nejúčinnější ductless model na trhu poskytuje značnou topnou kapacitu v extrémních chladných klimatických podmínkách“. 4. února 2014.>
  10. ^ "Mini rozdělení GREE Crown". 20. března 2015.>
  11. ^ https://www.multivu.com/players/English/8251451-carrier-most-efficient-air-conditioner-ces/
  12. ^ „Inteligentní zdrojová jednotka invertoru právě vydala až 62,5 EER, což je až 75 SEER“. 2012.
  13. ^ A b „Jak vysoko půjde SEER?“. 2006.
  14. ^ Specifikace produktu Goodman GSH13

externí odkazy