Riešenie modernizácie vzduchotechnickej jednotky, ktoré ročne ušetrí 3,43 milióna juanov na nákladoch na elektrinu

Počas celého životného cyklu komerčných budov zostáva spotreba energie pretrvávajúcou výzvou.

Systémy HVAC predstavujú približne 40 % až 60 % celkovej spotreby energie v budove. Prevádzková účinnosť vzduchotechnických jednotiek (AHU) ako „srdce“, ktoré zabezpečuje chladenie a vykurovanie a zároveň zabezpečuje kvalitu vnútorného vzduchu, priamo určuje celkovú energetickú účinnosť.

Uprostred úsilia o uhlíkovú neutralitu a rastúcich prevádzkových nákladov tradičné ventilátory často nespĺňajú požiadavky na úsporu energie. Ako možno v existujúcich budovách uvoľniť potenciál úspory energie?

Nedávny projekt modernizácie vzduchotechnickej jednotky v nákupnom centre v meste Tianjin priniesol merateľné výsledky:

Miera úspory energie 64.25 %.

Nižšie je uvedený podrobný pohľad na to, ako EC ventilátor k tomuto výsledku prispela technológia.

1. Zelená transformácia pre zavedené nákupné centrum

Toto nákupné centrum, ktoré sa nachádza v rušnej obchodnej štvrti, je v prevádzke už mnoho rokov a denne zaznamenáva hustú pešiu premávku.

Postupom času začali pôvodné vzduchotechnické jednotky vykazovať známky opotrebovania a starnutia.

- Pôvodné ventilátory s remeňovým pohonom trpeli v dôsledku dlhodobej prevádzky výrazným znížením účinnosti, čo z nich robí hlavný zdroj vysokej spotreby energie.

- Kľúčové komponenty, ako sú remene a ložiská, sa opotrebovali, čo si vyžadovalo častú výmenu a opravu, čo zvyšovalo prevádzkové náklady a pracovnú záťaž údržby.

- Zastarané jednotky nemali presné ovládanie, čo sťažovalo presnú reguláciu teploty a ovplyvňovalo zážitok z nakupovania.

- Vzhľadom na obmedzenú inteligenciu neposkytovalo 46 jednotiek žiadnu spätnú väzbu o prevádzkovom stave v reálnom čase, čo si vyžadovalo značné úsilie pri manuálnej kontrole.

Na podporu národných cieľov v oblasti úspor energie a znižovania emisií a zároveň na zníženie prevádzkových nákladov sa vedenie nákupného centra rozhodlo vykonať komplexnú modernizáciu týchto 46 vzduchotechnických jednotiek.

Išlo o viac než len o jednoduchú výmenu zariadenia – išlo o kompletnú modernizáciu systému energetického manažmentu nákupného centra.

2. Predbežné testovanie

Energetické modernizácie si vyžadujú rozhodovanie na základe údajov.

Na začiatku projektu technický tím vykonal dôkladné posúdenie existujúceho systému vzduchotechnickej jednotky:

Pôvodný typový štítok ventilátora

● Test prevádzkového výkonu – Bola meraná skutočná spotreba energie každej klimatizačnej jednotky.

● Meranie statického tlaku a prietoku vzduchu – Bola vyhodnotená výkonnostná krivka pôvodných ventilátorov za skutočných podmienok v potrubí, čo poskytlo kľúčové údaje pre výber ventilátora s elektronickou reguláciou (EC).

● Monitorovanie hladiny hluku – Na podporu akustických vylepšení boli zaznamenané základné hladiny hluku.

● Meranie rozmerov inštalácie – Merania na milimetrovú úroveň zabezpečili, že nové zariadenie bezproblémovo zapadne do existujúcich strojovní.

● Monitorovanie na základe meračov – Údaje o kvalite energie v reálnom čase sa zhromažďovali prostredníctvom systému riadenia budovy, aby sa uľahčilo porovnávanie energie po modernizácii.

Presné údaje z terénu umožnili tímu s istotou stanoviť očakávané úspory energie a poskytli pevný základ pre výber vhodných EC ventilátorov.

3. Ventilátory EC: Budovanie efektívneho srdca

Na základe podrobných údajov z testov technický tím vyvinul riešenie pre dodatočnú montáž 46 vzduchotechnických jednotiek na mieru.

Hlavnou stratégiou bola úplná náhrada ventilátormi s elektronickou reguláciou (EC).

Celkovo bolo nainštalovaných 165 vysokoúčinných EC ventilátorov, prevažne s použitím dvoch modelov: A3E-3A630-Y8-58 a A3E-3A560-Y8-56.

Ventilátory Seemtek Achelous Series EC

Prečo fanúšikovia EC?

- Ventilátory EC majú zabudované synchrónne motory s permanentnými magnetmi.
V porovnaní s tradičnými striedavými asynchrónnymi motormi eliminujú straty rotora a zachovávajú si vysokú účinnosť aj pri čiastočnom zaťažení – čo je bežný prevádzkový stav komerčných systémov HVAC. Údaje ukazujú, že EC motory môžu dosiahnuť účinnosť viac ako 90 %.

- Tradičné vzduchotechnické jednotky často pracujú s pevnými otáčkami, čo vedie k značnému plytvaniu energiou.
Ventilátory EC podporujú komunikáciu 0–10 V alebo RS485/MODBUS, čo umožňuje plynulé nastavenie otáčok na základe obsadenosti a kolísania teploty.

- Vďaka kompaktnému dizajnu a priamemu pohonu eliminujú ventilátory EC potrebu remeňov.
Pre údržbárske tímy to znamená, že už nie je potrebné vymieňať remene ani čistiť prach z remeňov, čo výrazne znižuje bežnú údržbu vzduchotechnickej jednotky.

Počas fázy návrhu sa tím držal zásady správneho dimenzovania. Využitím flexibility inštalácie poľa ventilátorov s elektronickou reguláciou (ventilátorová stena) zabezpečili splnenie požiadaviek na maximálny prietok vzduchu a zároveň optimalizovali spotrebu energie a náklady.

4. Nerušivá modernizácia

Vykonanie rozsiahlej výmeny vzduchotechnickej jednotky v prevádzkovanom nákupnom centre predstavovalo logistické výzvy. Kompaktná veľkosť a nízka hmotnosť nových EC ventilátorov sa ukázali ako cenné v stiesnených technických miestnostiach. Aby sa predišlo narušeniu prevádzky nákupného centra, projektový tím pred dodaním zariadenia dodržal štandardizovaný postup:

- Inšpekcia základov

- Umiestnenie ventilátora

- Zabezpečenie a pripojenie

- Elektrické rozvody

Nástenný ventilátor Seemtek EC

Vďaka modulárnej konštrukcii ventilátorov EC sa výrazne znížila zložitosť inštalácie. To, čo predtým trvalo niekoľko dní na modernizáciu jednej vzduchotechnickej jednotky, sa skrátilo na iba 6 hodín (demontáž starých ventilátorov + inštalácia nových).

Inštalácia hardvéru bola len prvým krokom. Skutočná inteligencia systému spočíva v jeho ovládači.

Rozhranie ladenia ovládača

Po inštalácii technický tím integroval ventilátory EC do systému riadenia budovy (BMS). Vďaka jemnému doladeniu s ovládačom sa vzduchotechnické jednotky vyvinuli z jednoduchého dodávania fixného prietoku vzduchu na dosiahnutie inteligentnej prevádzky:

- Nastavenie prúdenia vzduchu pre elimináciu nerovnomerného chladenia alebo vykurovania

- Automatická regulácia otáčok ventilátora na základe teploty spätného vzduchu, čím sa eliminuje prechladenie alebo prehriatie

5. Dosiahnutie miery úspor energie 64.25 %

Odpočty elektromerov pred a po modernizácii potvrdzujú výsledky.

V nasledujúcej tabuľke sú porovnané údaje z AHU-1 za 10 dní pred a po modernizácii:

Údaje jasne ukazujú dramatický pokles spotreby energie tejto vzduchotechnickej jednotky spolu s výrazným znížením jalového výkonu.

Na základe výpočtov dosiahla táto jediná vzduchotechnická jednotka mieru úspory energie 64.25 %.

Stojí za zmienku, že nejde o hornú hranicu, pretože systém počas tohto meracieho obdobia pracoval na maximálny výkon. Po pridaní režimov riadenia, ako je konštantná teplota, konštantný prietok vzduchu a konštantný tlak – a prepnutí na riadenie na základe teploty 23. novembra – spotreba energie klesla o ďalších 67 %.

6. Ekonomický prípad

Keďže ventilátory pracovali s pevnou rýchlosťou, bežali na plný výkon (27.57 kW) po celý rok bez ohľadu na ročné obdobie alebo zaťaženie. Ročné náklady na elektrinu boli fixné a vysoké:

Ročné náklady na elektrinu = 27.57 kW × 13.5 hodiny/deň × 365 dní × 0.77 juanov/kWh ≈104 600 juanov

Vďaka vysokoúčinným EC ventilátorom a inteligentnému ovládaniu klimatizačná jednotka automaticky upravuje rýchlosť ventilátora na základe teploty spätného vzduchu, čím výrazne znižuje prevádzkový výkon. Ročná prevádzka bola pre odhad rozdelená do troch období:

● Celkové ročné náklady na elektrinu po modernizácii = 7 370 + 12 898 + 9 827 ≈ 30 100 juanov

● Ročná úspora na AHU** = 104 600 – 30 100 = 74 500 juanov

● Celkové odhadované ročné úspory pre 46 vzduchotechnických jednotiek: 46 × 74 500 ≈ 3.43 milióna juanov

Keďže stratégie na znižovanie emisií uhlíka naberajú na obrátkach, očakáva sa, že modernizácia vzduchotechnických jednotiek zameraná na technológiu EC ventilátorov sa stane hlavnou voľbou pre energetické modernizácie v komerčných budovách.