Rešitev za prenovo klimatske naprave, ki letno prihrani 3,43 milijona juanov pri stroških električne energije

Poraba energije ostaja stalen izziv skozi celoten življenjski cikel poslovnih stavb.

Sistemi HVAC predstavljajo približno 40 % do 60 % celotne porabe energije v stavbi. Kot »srce«, ki zagotavlja hlajenje in ogrevanje ter hkrati kakovost zraka v zaprtih prostorih, učinkovitost delovanja klimatskih naprav (AHU) neposredno določa splošno energetsko učinkovitost.

Sredi prizadevanj za ogljično nevtralnost in naraščajočih obratovalnih stroškov tradicionalni ventilatorji pogosto ne izpolnjujejo zahtev glede varčevanja z energijo. Kako lahko sprostimo potencial varčevanja z energijo v obstoječih stavbah?

Nedavni projekt prenove klimatske naprave v nakupovalnem središču v Tianjinu je prinesel merljive rezultate:

Stopnja prihranka energije 64.25 %.

Spodaj je podroben pregled, kako EC ventilator tehnologija je prispevala k temu rezultatu.

1. Zelena preobrazba za uveljavljeno nakupovalno središče

Nahaja se v živahnem poslovnem okrožju, to nakupovalno središče deluje že vrsto let in je vsakodnevno zelo obiskano.

Sčasoma so originalne enote AHU začele kazati znake obrabe in staranja.

- Prvotni ventilatorji na jermenski pogon so zaradi dolgotrajnega delovanja trpeli zaradi znatnega zmanjšanja učinkovitosti, zaradi česar so bili glavni vir visoke porabe energije.

- Ključne komponente, kot so jermeni in ležaji, so se obrabile, kar je zahtevalo pogosto menjavo in popravila – kar je povečalo obratovalne stroške in delovno obremenitev vzdrževanja.

- Zastarele enote niso imele natančnega nadzora, kar je oteževalo natančno regulacijo temperature in vplivalo na nakupovalno izkušnjo.

- Zaradi omejene inteligence 46 enot ni zagotavljalo povratnih informacij o stanju delovanja v realnem času, kar je zahtevalo precejšen ročni pregled.

Da bi podprli nacionalne cilje varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij ter hkrati zmanjšali obratovalne stroške, se je vodstvo nakupovalnega središča odločilo za celovito prenovo teh 46 klimatskih naprav.

To je bilo več kot le preprosta zamenjava opreme – šlo je za popolno nadgradnjo sistema za upravljanje z energijo v nakupovalnem središču.

2. Predhodno testiranje

Energetske prenove zahtevajo odločanje na podlagi podatkov.

Na začetku projekta je tehnična ekipa izvedla temeljito oceno obstoječega sistema AHU:

Originalna napisna ploščica ventilatorja

● Preizkus obratovalne moči – Izmerjena je bila dejanska poraba energije vsake klimatske naprave.

● Merjenje statičnega tlaka in pretoka zraka – Ocenjena je bila krivulja delovanja originalnih ventilatorjev v dejanskih pogojih kanala, kar je zagotovilo ključne podatke za izbiro ventilatorja z elektronsko komutacijo.

● Spremljanje ravni hrupa – Za podporo akustičnim izboljšavam so bile zabeležene osnovne ravni hrupa.

● Merjenje dimenzij namestitve – Meritve na milimeter natančno so zagotovile, da se bo nova oprema brezhibno prilegala obstoječim strojnim prostorom.

● Spremljanje na podlagi števcev – Podatki o kakovosti električne energije v realnem času so bili zbrani prek sistema za upravljanje stavb, da bi olajšali primerjave energije po prenovi.

Natančni terenski podatki so ekipi omogočili, da se je samozavestno zavezala pričakovanim prihrankom energije in zagotovili trdno podlago za izbiro ustreznih ventilatorjev z elektronsko komutacijo (EC).

3. Ventilatorji EC: Izgradnja učinkovitega srca

Tehnična ekipa je na podlagi podrobnih podatkov o preskusih razvila prilagojeno rešitev za naknadno vgradnjo 46 klimatskih naprav.

Osrednja strategija je bila popolna zamenjava z ventilatorji z elektronsko regulacijo (EC).

Skupno je bilo nameščenih 165 visoko učinkovitih EC ventilatorjev, predvsem z uporabo dveh modelov: A3E-3A630-Y8-58 in A3E-3A560-Y8-56.

Ventilatorji Seemtek Achelous serije EC

Zakaj navijači EC?

- Ventilatorji EC imajo vgrajene sinhrone motorje s permanentnimi magneti.
V primerjavi s tradicionalnimi indukcijskimi motorji na izmenični tok odpravljajo izgube rotorja in ohranjajo visoko učinkovitost tudi pri delni obremenitvi – kar je pogost obratovalni pogoj za komercialne sisteme HVAC. Podatki kažejo, da lahko motorji EC dosežejo več kot 90-odstotno učinkovitost.

- Tradicionalne klimatske naprave pogosto delujejo s fiksnimi hitrostmi, kar povzroča znatno porabo energije.
Ventilatorji EC podpirajo komunikacijo 0–10 V ali RS485/MODBUS, kar omogoča brezstopenjsko prilagajanje hitrosti glede na zasedenost in nihanja temperature.

- Z kompaktno zasnovo in neposrednim pogonom ventilatorji EC odpravljajo potrebo po jermenih.
Za vzdrževalne ekipe to pomeni, da ni več potrebe po menjavi jermenov ali čiščenju prahu z jermenov, kar znatno zmanjša rutinsko vzdrževanje klimatske naprave.

Med fazo načrtovanja se je ekipa držala načela pravilne velikosti. Z izkoriščanjem fleksibilnosti namestitve sklopa ventilatorjev z elektronsko regulacijo (ventilatorska stena) so zagotovili, da so bile izpolnjene zahteve glede maksimalne količine zraka, hkrati pa so optimizirali porabo energije in stroške.

4. Nemoteča prenova

Izvedba obsežne zamenjave klimatske naprave v delujočem nakupovalnem središču je predstavljala logistične izzive. Kompaktna velikost in majhna teža novih ventilatorjev EC sta se izkazali za dragocene v omejenih strojnih prostorih. Da bi se izognili motnjam v delovanju nakupovalnega središča, je projektna ekipa pred dobavo opreme sledila standardiziranemu postopku:

- Pregled temeljev

- Namestitev ventilatorja

- Zavarovanje in povezava

- Električna napeljava

Stenski ventilator Seemtek EC

Zahvaljujoč modularni zasnovi ventilatorjev EC se je kompleksnost namestitve močno zmanjšala. Kar je prej trajalo več dni za prenovo ene same klimatske naprave, se je zdaj skrajšalo na samo 6 ur (odstranitev starih ventilatorjev + namestitev novih).

Namestitev strojne opreme je bila le prvi korak. Prava inteligenca sistema se skriva v njegovem krmilniku.

Vmesnik za uglaševanje krmilnika

Po namestitvi je tehnična ekipa integrirala ventilatorje EC v sistem za upravljanje stavbe (BMS). Z natančno nastavitvijo krmilnika so se AHU-ji razvili od zagotavljanja preprostega fiksnega pretoka zraka do pametnega delovanja:

- Prilagajanje pretoka zraka za odpravo neenakomernega hlajenja ali ogrevanja

- Samodejno uravnavanje hitrosti ventilatorja glede na temperaturo povratnega zraka, kar preprečuje prekomerno hlajenje ali pregrevanje

5. Doseganje 64.25-odstotne stopnje prihranka energije

Odčitki števcev električne energije pred in po prenovi potrjujejo rezultate.

Spodnja tabela primerja podatke iz AHU-1 v 10-dnevnem obdobju pred in po prenovi:

Podatki jasno kažejo dramatičen padec porabe energije za to klimatsko napravo, skupaj z znatnim zmanjšanjem jalove moči.

Na podlagi izračunov je ta posamezna klimatska naprava dosegla stopnjo prihranka energije v višini 64.25 %.

Omeniti velja, da to ni zgornja meja, saj je sistem v tem obdobju meritev deloval z največjo močjo. Po dodajanju načinov krmiljenja, kot so konstantna temperatura, konstanten pretok zraka in konstanten tlak – in prehodu na krmiljenje na podlagi temperature 23. novembra – se je poraba energije zmanjšala za dodatnih 67 %.

6. Ekonomski primer

Ker so ventilatorji delovali s fiksno hitrostjo, so delovali s polno močjo (27.57 kW) vse leto, ne glede na letni čas ali obremenitev. Letni stroški električne energije so bili fiksni in visoki:

Letni stroški električne energije = 27.57 kW × 13.5 ur/dan × 365 dni × 0.77 juanov/kWh ≈104,600 juanov

Z visoko učinkovitimi ventilatorji EC in inteligentnim krmiljenjem AHU samodejno prilagaja hitrost ventilatorja glede na temperaturo povratnega zraka, kar znatno zmanjša obratovalno moč. Letno delovanje je bilo za oceno razdeljeno na tri obdobja:

● Skupni letni stroški električne energije po prenovi = 7,370 + 12,898 + 9,827 ≈ 30,100 juanov

● Letni prihranek na AHU** = 104,600 – 30,100 = 74,500 juanov

● Skupni ocenjeni letni prihranki za 46 AHU: 46 × 74,500 ≈ 3.43 milijona juanov

Ker strategije za zmanjševanje ogljika pridobivajo na veljavi, se pričakuje, da bodo nadgradnje klimatskih naprav, osredotočene na tehnologijo ventilatorjev z elektronsko komutacijo, postale glavna izbira za energetske prenove v poslovnih stavbah.