Энергоэффективность и технология HVAC

В следующем обзоре приводится краткая справка о ключевых соображениях, касающихся наиболее эффективных технологий. Что касается освещения, то испытательное оборудование — хорошая идея. То же самое касается производителей и дистрибьюторов.

Получите максимум от средств управления HVAC

Поскольку производительность здания может быть значительно улучшена путем полной установки и использования элементов управления HVAC, важно правильно понимать и использовать эти элементы управления. Для начала внимательно посмотрите на то, что на самом деле происходит в вашем здании, 24 часа в сутки, семь дней в неделю.

Что происходит с каждым элементом оборудования? В отпуске? Выходные дни? Как меняются времена года, меняются ли ваши операции? Важно понять, где и как потребляется энергия, чтобы определить, где находятся отходы и где можно сделать улучшения. Затем необходимо спросить: «Что именно я хочу, чтобы эти элементы управления делали?»

Системы управления энергопотреблением (СЭМ) предназначены для более эффективной эксплуатации отдельного оборудования и интеграции, улучшая производительность системы. В системе экологического менеджмента датчики контролируют такие параметры, как температура воздуха и воды, давление, уровень влажности, расход и расход. энергия. На основании этих характеристик контролируется время работы и инструкции электрического и механического оборудования.

Семидневное программирование позволяет осуществлять почасовое и повседневное управление системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и системами освещения, а также учитывать отпуск и сезонные изменения. Как следует из названия, понижение ночной температуры позволяет меньше охлаждать летом и меньше нагревать зимой в часы простоя.

Оптимальный запуск / останов позволяет всей системе обеспечить несколько часов и, в зависимости от текущих условий, решить, как действовать; Это позволяет системе медленно нарастать, избегая пиков утреннего спроса или ненужного времени работы.

Пиковое потребление электроэнергии можно контролировать, заказывая вентиляторы и насосы запускать по одному, а не все одновременно, и останавливая оборудование HVAC на короткие периоды (до 30 минут), что не должно влиять эта очень маленькая температура в помещении. Экономайзеры снижают затраты на охлаждение благодаря использованию свежего наружного воздуха. Сброс температуры подачи воздуха может предотвратить избыточное тепло и помочь снизить заряд кулера.

СЭМ может предоставить обилие информации о производительности здания, но другой должен определить, что он хочет от СЭМ, а затем дать ему инструкции. Калибровочные проверки, тесты и балансировка необходимы для любой хорошо обслуживаемой системы HVAC, но особенно важны для оптимизации контроля.

Приводы с регулируемой скоростью и энергоэффективные двигатели

Приводы с переменной скоростью (VSD) почти всегда рекомендуются в качестве надежного и экономичного обновления.

VSD являются экономически эффективными, когда оборудование негабаритно или часто работает в условиях частичной нагрузки. Экономия до 70% может быть достигнута за счет установки преобразователей частоты на двигателях вентиляторов с частичной нагрузкой. Они могут применяться к двигателям компрессоров или насосов и обычно используются в системах с переменным объемом воздуха (VAV). Они также выгодны в приложениях со стороны воды. Задние и аэродинамические вентиляторы — лучшие кандидаты VSD.

Конфигурации обработки воздуха, управляемые переменными входными лопатками или выходом, регистрируют ненужную энергию в условиях частичной нагрузки. Использование дроссельных клапанов для уменьшения потока при меньших насосных нагрузках также неэффективно. КПД двигателей начинает резко падать, когда они работают менее чем на 75% их общей нагрузки; они могут потреблять более чем в два раза больше энергии, необходимой для нагрузки. VSD работают в электронном виде и непрерывно регулируют частоту вращения двигателя в соответствии с нагрузкой.

Мощность, необходимая для работы контроллера привода, пропорциональна кубу скорости (или потока), поэтому эта технология настолько эффективна. Если скорость снижается только на 10%, потребление энергии должно упасть на 27%. Проведенное EPA пилотное исследование по установке датчиков VSD показало, что переоборудование последних привело к средней экономии энергии 52% в год, 27% экономии спроса и простое восстановление 2,5 года.

Выполните анализ гармоник, коэффициента мощности, нагрузки и кручения, прежде чем выбрать VSD. Хотя проблемы гармоник и коэффициента мощности не распространены в применениях VSD, они, как правило, должны быть оснащены встроенными фильтрами гармоник (или трехфазным линейным реактором) и конденсаторами корректирующих конденсаторов. внутреннее питание (или один конденсатор на VSD). электрическая линия). В целом, это оборудование не является стандартным и должно быть указано.

Улучшенный дизайн и лучшие материалы улучшают рабочие характеристики энергоэффективных двигателей, которые потребляют на 3–8% меньше энергии, чем стандартные двигатели; единицы с эффективностью 95% доступны.

Для достижения максимальной экономии двигатель также должен быть адаптирован к его нагрузке, что увеличивает время работы с максимальной эффективностью. Двигатели работают лучше всего, когда они работают между 75 и 100% их номинальной нагрузки. Двигатели, работающие на регулярной основе ниже 60% от номинальной мощности, являются первыми кандидатами на модернизацию. Для двигателей с колеблющимися нагрузками необходимо также учитывать VSD.

Меньшие и более эффективные двигатели являются неотъемлемой частью схемы уменьшения размера системы; Уменьшение размера стандартного двигателя мощностью 75 лошадиных сил до энергоэффективной модели мощностью 40 лошадиных сил сэкономит вам 15% энергии.

Некоторые энергоэффективные двигатели имеют меньшую «проскальзывание», чем двигатели стандартной эффективности, что заставляет их работать на несколько более высоких скоростях. Рассмотрим шкив большего размера для компенсации максимальной скорости и максимальной экономии энергии. Установка нового шкива или регулировка существующего шкива также может быть альтернативой VSD, когда стоимость VSD чрезмерна или нагрузка снижена.

Улучшить производительность системы вентиляции

Распространенным способом повышения эффективности системы распределения воздуха является преобразование систем с постоянным объемом воздуха (CAV) в VAV. Источник энергии, E-Source, сказал, что «типичные требования к воздушному потоку (VAV) составляют только около 60% общего потока CAV».

VAV отвечают требованиям нагрузки, изменяя объем воздуха с помощью комбинации регуляторов давления и амортизаторов, а не путем изменения температуры воздуха. В зависимости от атмосферного давления мощность вентилятора и объем кондиционирования воздуха уменьшаются, что повышает энергоэффективность. Конечно, важно поддерживать качество воздуха в помещении (IAQ) при модификации систем обработки воздуха.

Чтобы максимизировать экономию, компоненты VAV, такие как приводы с регулируемой скоростью, лопасти вентилятора, диффузоры, смесители и VAV с переменным шагом, должны работать должным образом; Тщательное зонирование также требуется для достижения оптимизации VAV.

E-Source рекомендует рассмотреть следующие процедуры модернизации VAV:

• выполнить меры по снижению нагрузки и рассчитать максимальный и минимальный требования к воздушному потоку,
• измерить производительность существующих вентиляторов; проверить систему воздуховодов на наличие улучшений,
• сценические вентиляторы, которые находятся в параллельных конфигурациях,
• полностью запустить систему в эксплуатацию,
• оптимизировать уставку статического давления и реализовать управление сбросом, и
• возможно, снимите вентиляторы воздухозаборника.

Рекомендуются также энергоэффективные двигатели надлежащего размера, а также стратегии тщательного управления. Установка устройства с автономным питанием с тепловым питанием на каждом диффузоре может улучшить управление системами VAV, контролируя отдельные пространства, а не бесконечные области, и устраняя необходимость в коробках VAV. Такое устройство также предлагает VAV-подобные функции для CAV-систем.

Стоимость обновления и восстановления VAV может значительно варьироваться. Проблемы с установкой, связанные с управлением вентиляторами, уменьшением распределения приточного воздуха, расположением датчиков давления и их надежностью, а также некачественной конструкцией, могут снизить производительность системы. Модифицированная система VAV. Поскольку блоки VAV, безусловно, дороги, и вам необходимо установить по одному на зону, разделение пространства на несколько зон обычно не выгодно. Тщательный дизайн зон — в зависимости от загруженности, внутренних нагрузок и солнечного излучения — максимизирует эффективность, повышает комфорт и уменьшает утепление.

Если разогрев не может быть устранен, рассмотрите следующие шаги, чтобы свести его к минимуму: обеспечить калибровку термостата; повышение температуры воздуха в продуктах в течение сезона охлаждения; и контролировать нагревание круглый год и, возможно, использовать его только в зимние месяцы. Когда подогревание используется главным образом для контроля влажности, можно использовать колесо с осушителем или тепловую трубу.

Уменьшение размера существующих вентиляционных систем VAV является относительно недорогим способом экономии энергии, когда нагрузки снижены или когда система распределения воздуха была увеличена. Следующие способы могут уменьшить размер вентиляторов или потребность в потоке воздуха:

• Уменьшите уставку статического давления для удовлетворения фактических требований к температуре и воздушному потоку.
• Уменьшить объем двигателя и перейти на энергоэффективные модели; установить большие шкивы.
• заменить имеющийся шкив вентилятора на больший; это снизит энергопотребление вентилятора за счет снижения его скорости.
• Убедитесь, что скорость вентилятора соответствует нагрузке. Снижение скорости вращения вентилятора на 20% снижает его энергопотребление примерно на 50%.

Есть несколько способов определить, являются ли системы вентиляции VAV негабаритными. Если измеренная сила тока двигателя на 25% ниже номинального значения, двигатель имеет слишком большой размер. Если входные лопатки или выходные регистры вентилятора закрыты более чем на 20%, это значит, что он слишком большой. Если показания статического давления ниже заданного значения статического давления, когда входы или регистры открыты, а блоки VAV открыты на 100%, в жаркий летний день система становится слишком большой. Опять же, обязательно учитывайте требования IAQ при уменьшении размеров систем обработки воздуха.

Кулеры и накопители тепла

Никто не хочет заменить совершенно хороший кулер просто из-за постепенного прекращения использования ХФУ. Тем не менее, когда повышение эффективности снижается, замена экономичного кулера может оказаться рентабельной. Это особенно верно, учитывая рост цен и сокращение запасов хладагентов на основе ХФУ.

Негабаритные единицы 10 лет и старше являются хорошими кандидатами на замену. Высокоэффективный кулер снижает энергозатраты на протяжении всего срока службы; первоначальные затраты снижаются, поскольку запасной кулер меньше старого. В зависимости от эффективности и заряда старого устройства энергопотребление высокоэффективного чиллера может быть на 15–30 кВт / т меньше, что снижает потребление энергии на 85%, если это связано с сокращением.

Альтернативой замене является модернизация чиллеров для размещения нового хладагента и соответствия сниженным нагрузкам. Это может включать замену диафрагмы, колеса и, возможно, компрессора, в зависимости от характеристик охладителя.

Модернизация может включать замену уплотнений и перемотку двигателя. В зависимости от хладагента и способа модернизации, чиллер может потерять эффективность или производительность. Чтобы определить, является ли замена или обновление лучшим вариантом, рассмотрите начальные затраты и затраты на жизненный цикл.

Регенерация конденсатора и испарителя приводит к значительной экономии энергии. Однако, учитывая его высокую стоимость, его полезность зависит от состояния кулера. Конденсаторы с водяным охлаждением обычно более эффективны, чем агрегаты с воздушным охлаждением. Поскольку конденсаторная вода проходит через разомкнутый контур, она, вероятно, загрязняется. Накопление накипи будет препятствовать эффективности теплопередачи; Поэтому необходимо поддерживать поверхности в чистоте.

Абсорбционные охладители являются альтернативой центробежным моделям. Абсорбционные чиллеры стоят на 150 долларов США за тонну дороже, чем чиллеры с компрессией пара, такие как центробежные установки, но они могут быть экономически эффективными в областях с высокими электрическими нагрузками или при наличии пара или газа. в соответствии с тарифными структурами местных коммунальных услуг. Использование комбинации кулеров обоих типов может снизить нагрузку, связанную с потребностью в электроэнергии.

В накопителе тепловой энергии (TES) используется обычное холодильное оборудование для производства кондиционированной воды или льда (или иногда другого материала с фазовым переходом) в непиковые периоды. Вода извлекается из хранилища в течение дня или в часы пик и распределяется в системе охлаждения.

Системы TES могут быть интегрированы в новые и существующие системы и могут обеспечивать выравнивание частичной нагрузки или смещение полной нагрузки. TES помогает снизить эксплуатационные и эксплуатационные расходы; в некоторых случаях может быть указан меньший кулер. Некоторые системы обеспечивают более низкие температуры воздуха и питательной воды, что уменьшает потребность в потоке воздуха и воды.

Улучшения на краю воды

Материал наполнителя, размер и конфигурация вентиляторов влияют на эффективность градирни. Ячеистое наполнение (или пленочная упаковка) повышает эффективность по сравнению с другими видами наполнения. Увеличенный размер башни, позволяющий приблизить ее к температуре окружающей среды мокрой колбы, может повысить ее эффективность. Большой размер колонны и увеличение ее доли в загрузке охладителя могут представлять экономический интерес, поскольку первоначальные затраты и энергопотребление градирни на тонну ниже, чем у 39, кулер.

В случае частичной нагрузки применение VSD к вентилятору (или насосу) повышает эффективность градирни. Системы с VSD и несколькими вентиляторами более эффективны, когда все ячейки башни работают на пониженной скорости, в отличие от одной или двух ячеек на полной скорости.

Поскольку градирни содержат большие области теплообмена, загрязнение (накопление известковых или известковых отложений) может быть проблемой. Эффективность плохо обработанных систем может быть улучшена с помощью эффективной очистки воды. Высокоэффективные башни доступны; Типы вынужденной тяги более популярны и эффективны, чем башни с принудительной тягой. Производительность также можно улучшить, увеличив поверхность охлаждения.

В традиционных насосных системах поток обычно находится в постоянном объеме; бабочка уменьшает поток в условиях частичной нагрузки, тем самым снижая эффективность.

Установка VSD на вторичных насосах в системах с переменным расходом, изменение размеров насосов и двигателей для соответствия требованиям нагрузки и модернизация одноконтурных систем в конфигурации первичного / вторичного контура могут увеличить производительность и надежность насосных систем. При модернизации насосов охлажденной воды важно соблюдать максимальные и минимальные скорости потока в чиллере.

Другие варианты охлаждения

Осушители представляют собой осушающие материалы, которые могут быть интегрированы с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы снизить нагрузку на охлаждение и повысить эффективность чиллера при одновременном улучшении качества и комфорта воздуха в помещении. Охлаждение влагопоглотителем, которое когда-то встречалось только в нишевых и промышленных применениях, распространяется на коммерческие рынки.

Влагопоглотители имеют смысл, когда стоимость их регенерации является низкой по сравнению со стоимостью осушения ниже точки росы, и в некоторых случаях может снизить энергию HVAC и пиковую потребность более чем на 50%.

Испарительные охладители являются одним из наиболее экономичных и эффективных средств охлаждения, потребляя на 75% меньше энергии, чем системы сжатия пара. Хотя первоначальные затраты, как правило, выше, окупаемость инвестиций в испарительные чиллеры варьируется от шести месяцев до пяти лет. Хотя испарительные охладители особенно распространены в засушливых регионах на западе и юго-западе, они могут использоваться в большинстве американских климатических условиях. E-Source указывает на то, что в сочетании с испарительным охлаждением осушающее охлаждение может устранить холодильное кондиционирование во многих климатических условиях.

Гибридные системы, которые объединяют испарительное охлаждение с традиционными технологиями HVAC, предлагают дополнительные возможности. Чтобы улучшить производительность, рассмотрите более низкую воздушную скорость; лучше заполнять материалы; повышенная эффективность вентиляторов, насосов и двигателей, включая приводы с регулируемой скоростью; лучше ремни или прямой привод; улучшение жилищных условий; улучшенное управление; и герметизация воздуховодов. Хорошее техническое обслуживание является ключом к энергоэффективности.

Моноблочные кондиционеры обычно используются в зданиях или районах, где нагрузка на охлаждение составляет менее 75 тонн. Использование этих агрегатов при частичной нагрузке может значительно снизить эффективность. Они обычно не так эффективны, как системы охлаждения, но могут быть обновлены и изменены при замене. Существующие системы можно модернизировать, используя более эффективные компрессоры, более крупные конденсаторы и испарители и преобразователи скорости, но ожидаемый срок службы этих технологий от 10 до 12 лет может означать, что модернизация не является экономически эффективной. ,

Тепловые насосы являются одними из самых энергоэффективных технологий отопления и охлаждения, доступных сегодня. Низкие эксплуатационные расходы, повышенная надежность и долгосрочные ожидания улучшают их ответственность. Они работают лучше всего в умеренном климате, и правильное определение размера имеет важное значение.

Конфигурации с несколькими единицами могут обрабатывать большие нагрузки и обеспечивать зонирование; Большие модернизированные процессоры мощностью до 1000 лошадиных сил или 750 киловатт набирают популярность. Воздушные тепловые насосы являются наиболее распространенными из-за низких начальных затрат; Геотермальные тепловые насосы являются наиболее эффективными, но обычно имеют более высокие первоначальные затраты.

Модернизация котла

Особенно в холодном климате, улучшенная производительность котла — с улучшенными средствами управления расходом топлива и воздуха при изменяющихся условиях нагрузки и увеличенными поверхностями теплопередачи — может внести существенный вклад экономия энергии. Небольшие блоки, расположенные в модульных системах, повышают эффективность до 85%, в то время как небольшие блоки, заменяющие те, которые оснащены конденсационными системами с разомкнутым контуром, увеличивают эффективность сгорания до 60%. 95%.

Модернизация котлов в сочетании с улучшенными мерами технического обслуживания также может повысить эффективность — до 90%. Новые горелки, дефлекторы, регуляторы сгорания, регуляторы жаркой погоды, экономайзеры, рекуперация продувочного тепла и преобразования возврата конденсата обеспечивают повышенную эффективность. Меньший «летний» котел может быть хорошим вариантом, когда котел необходим круглый год, но с уменьшенной мощностью в более теплых условиях. Летний котел, намного меньше, рассчитан на уменьшенную нагрузку; Основной котел выключен.

Модернизация системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха может предложить значительные экономические преимущества, повысить комфорт пассажиров и надежность системы, а также снизить эксплуатационные расходы. Однако, чтобы максимизировать выгоды и минимизировать инвестиции, меры по снижению нагрузки, такие как улучшение освещения, должны предшествовать усовершенствованиям систем HVAC.



Source by Julian Arhire

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *