Blog

Według danych Komisji Europejskiej urządzenia napędzane silnikami elektrycznymi, w tym wentylatory i pompy, odpowiadają za około połowę zużycia energii elektrycznej w Unii Europejskiej.

W wielu instalacjach HVAC ogromna część tej energii jest jednak tracona. Powód jest prosty – brak regulacji prędkości obrotowej. Tymczasem to właśnie kontrola prędkości wentylatorów i pomp jest kluczem do realnych oszczędności energii.

W klasycznych instalacjach HVAC silnik indukcyjny zasilany jest bezpośrednio z sieci i pracuje z pełną prędkością. Regulacja przepływu powietrza odbywa się mechanicznie, najczęściej za pomocą przepustnicy.

Przykład:

Prosty przykład sterowania przepustnicą w aplikacji HVAC, przy bezpośrednim zasilaniu silnika indukcyjnego z sieci. Silnik pracuje w tym przypadku z pełną prędkością zużywając duże ilości energii.

W systemach HVAC przepływ powietrza w przypadku pracy ciągłej zazwyczaj wynosi 50-70% przepływu maksymalnego.

Załóżmy, że przepływ powietrza w systemie ma wynosić 50-70%.

Warto wiedzieć, że przepływ jest wprost proporcjonalny do prędkości wentylatora.

Zamiast regulacji przepływu przepustnicą, możemy regulować prędkością wentylatora, za pomocą przetwornicy częstotliwości. Różnica w poborze energii dla przepływu powietrza rzędu 50-70%, może wynosić odpowiednio 80-70%.

Rozważmy system wentylacji w oczyszczalni ścieków:

• silnik indukcyjny 55 kW, klasa IE3,
• praca ciągła 24/7, 365 dni w roku,
• wymagany przepływ powietrza: 50% nominalnego,
• regulacja prędkości do 30 Hz za pomocą przetwornicy.

Cena energii: 0,2 EUR/kWh

Roczne koszty energii:

• zasilanie bezpośrednio z sieci i regulacja przepustnicą: 83 830 EUR
• zasilanie z przetwornicy częstotliwości: 15 420 EUR

Sama przetwornica częstotliwości pozwala znacząco obniżyć zużycie energii. Kolejną istotną rzeczą jest fakt, że przetwornice częstotliwości Mitsubishi Electric posiadają wbudowane funkcje Energy Saving, które pozwalają na dodatkowe oszczędności energii.

Funkcje te są odpowiednie dla aplikacji zmienno-momentowych, a więc idealne dla wentylatorów oraz pomp. Są przystosowane dla aplikacji, w których w większości występuje stałe obciążenie.

Funkcja Energy Saving dostępna we wszystkich seriach FREQROL. Funkcja automatycznie wyszukuje minimalny punkt pracy wentylatora lub pompy, przy którym możliwe jest utrzymanie wymaganej wydajności przy najniższym poborze energii.

Funkcja Optimum Excitation Control (OEC) dostępna w serii A800, F800, E800 oraz D800, rozdziela prąd na wektory, kontroluje wektor prądu wzbudzenia silnika. Dzięki zaawansowanemu sterowaniu, jesteśmy w stanie ograniczać straty do minimalnych wartości.

Aby pokazać, jak działa to w praktyce, sięgnijmy po przykład z rzeczywistej instalacji wentylatorowej. W tej aplikacji sprawdzono działanie funkcji OEC (Optimum Excitation Control) dostępnej w przetwornicach Mitsubishi Electric. Mimo że różnice na charakterystyce pracy są niewielkie, efekt końcowy potrafi być naprawdę odczuwalny.

Przy porównaniu pracy klasycznego sterowania V/f z trybem OEC otrzymano następujące wyniki oszczędności energii:
• przy 20 Hz – 12,1%
• przy 25 Hz – 23,9%
• przy 30 Hz – 13,5%

Choć różnice na charakterystyce pracy są niewielkie, w skali roku przekładają się na konkretne oszczędności finansowe.

Wykorzystując informacje pozyskane z praktycznej aplikacji, wróćmy raz jeszcze do sytuacji z pierwszego przykładu.

• Roczny koszt energii (zasilanie silnika z przetwornicy częstotliwości): 23 120 EUR
• Roczny koszt energii (dodatkowe wykorzystanie funkcji Energy Saving/OEC): 17 594 EUR

Jak wygląda różnica w realnych oszczędnościach między standardowym sterowaniem skalarnym (V/f), a sterowaniem z wykorzystaniem funkcji Energy Saving?