В особенно жаркий день миллионы людей делают примерно одно и то же: приходят домой или на работу и включают кондиционеры. Для каждого отдельного человека это обычное бытовое действие. Для энергосистемы одновременное включение огромного количества климатического оборудования превращается в резкий пик потребления. Чем чаще случаются продолжительные периоды жары, тем важнее становится вопрос: как обеспечить охлаждение зданий, не превращая каждый жаркий вечер в испытание для электросетей.

Проблема не только в количестве энергии

Город может потребить за сутки определенный объем электроэнергии без особых трудностей, но гораздо сложнее обеспечить огромную мощность в конкретный короткий момент. Например, днем нагреваются дома и офисы, а вечером люди одновременно возвращаются домой, включают кондиционеры, бытовую технику и готовят еду. Именно совпадение нагрузок создает пик.

Электростанции, подстанции и линии электропередачи приходится рассчитывать не на среднее потребление, а на наиболее тяжелые часы.

Самый дешевый холод — тот, который не пришлось производить

Первый способ снизить нагрузку на сеть вообще не связан с кондиционерами. Чем меньше тепла попадает внутрь здания, тем меньше электроэнергии требуется для его удаления. Наружное затенение окон, теплоизоляция кровли, светлые покрытия, разумная площадь остекления и снижение внутренних теплопритоков уменьшают потребность в охлаждении.

Особенно важна защита от прямого солнца. Если здание весь день накапливает солнечную энергию, вечером кондиционерам приходится одновременно бороться и с наружной жарой, и с теплом, которое уже находится внутри конструкций.

Охлаждать можно заранее

Температура здания меняется не мгновенно. Массивные стены, перекрытия и мебель обладают тепловой инерцией. Эту особенность можно использовать. Если известно, что во второй половине дня ожидается максимальная нагрузка на электросеть, некоторые здания можно немного сильнее охладить заранее, когда потребление ниже.

Затем в часы пика система уменьшает производительность, а накопленная прохлада некоторое время компенсирует поступающее тепло. Разумеется, речь не идет о превращении офиса утром в холодильник. Даже небольшое изменение температурного графика в масштабах тысяч зданий способно перераспределить нагрузку по времени.

Холод можно хранить буквально в резервуаре

Крупные здания способны аккумулировать холод не только в собственных конструкциях. Существуют системы, которые ночью охлаждают воду или создают запас льда, а днем используют накопленную энергию для кондиционирования. Само количество необходимого холода при этом почти не меняется, но значительная часть работы холодильных машин переносится с жаркого дневного пика на ночь.

Подобная логика особенно интересна для больших торговых, офисных и общественных зданий с централизованным холодоснабжением.

Зональное управление позволяет не охлаждать пустоту

Еще один резерв скрывается внутри самих зданий. Не все помещения используются одновременно. В офисе часть кабинетов пустует, в гостинице не все номера заняты, конференц-зал может использоваться лишь несколько часов в сутки.

Мультизональные системы, VRF, чиллеры с регулируемыми фанкойлами и современная автоматика позволяют уменьшать охлаждение в неиспользуемых зонах. Это важно не только для общего энергопотребления. Если тысячи помещений перестают охлаждаться без необходимости именно в часы максимальной нагрузки, уменьшается и пиковая мощность.

Умный дом постепенно становится участником энергосистемы

Раньше кондиционер реагировал только на комнатный термостат: стало жарко — включился, достиг заданной температуры — выключился. Современная автоматика потенциально может учитывать значительно больше информации: прогноз погоды, присутствие людей, тариф на электричество, загрузку здания и состояние общей энергосистемы.

Например, система заранее охлаждает помещения перед ожидаемым пиком, немного повышает заданную температуру в неиспользуемых зонах и снова возвращает обычный режим после снижения нагрузки. Для отдельного пользователя разница может быть почти незаметной, но для города эффект складывается из тысяч небольших изменений.

Тепловые насосы делают вопрос еще шире

По мере электрификации отопления климатическое оборудование влияет на энергосистему уже круглый год. Зимой электричество используется для переноса тепла внутрь зданий, летом — наружу.

Это повышает значение энергоэффективности, накопления энергии и управления нагрузкой. В перспективе климатическая система перестает быть просто бытовым устройством и становится заметным элементом общей энергетической инфраструктуры.

Будущее охлаждения зависит не только от мощности кондиционеров

Если каждый новый период жары компенсировать исключительно установкой дополнительного генерирующего и сетевого оборудования, стоимость инфраструктуры будет постоянно расти. Гораздо рациональнее сочетать несколько подходов: уменьшать перегрев самих зданий, использовать более эффективное климатическое оборудование, переносить часть работы на менее загруженные часы и автоматически снижать потребление там, где оно временно не нужно.

Поэтому главный вопрос будущего звучит не «хватит ли городу кондиционеров». Кондиционеров может быть сколько угодно. Гораздо важнее, научатся ли здания охлаждаться согласованно с возможностями энергосистемы, а не все одновременно в самый тяжелый для нее момент.