Kontakt
dystrybutorzy
biblioteka BIM
strefa projektanta

Przetwornica częstotliwości – jak zapewnia uzyskanie parametrów projektowych i oszczędności podczas eksploatacji?

Przetwornica częstotliwości – jak zapewnia uzyskanie parametrów projektowych i oszczędności podczas eksploatacji?

Przetwornica częstotliwości reguluje prędkość obrotową wentylatora, poprzez dostosowanie jej wartości do aktualnego zapotrzebowania na przepływ powietrza. Rozwiązanie to czyni system dynamicznym i sprzyja oszczędnościom energii elektrycznej. Jak przetwornica częstotliwości zapewnia uzyskanie parametrów projektowych?

Autor
Michał Ścierski

Manager ds. produktów OEM i Wentylatorów – SMAY

Rola przetwornicy częstotliwości w regulacji wydajności układów wentylacyjnych

Sterowanie prędkością obrotową bardzo często jest kluczowe dla układów wentylacyjnych, które wymagają regulacji wydajności w zależności od określonych zmiennych (liczba osób w pomieszczeniu, pora roku itp.). Falownik w porównaniu do innych metod regulacji wydajności, takich jak: zmienny kąt łopatek wirnika czy zastosowanie przepustnic ma najwyższą sprawność. Dla układów, w których dynamiczna regulacja wydajności nie jest potrzebna, często pojawia się pytanie: czy stosować falownik w przypadku, gdy jego jedyną (pozornie) rolą będzie redukcja prądów rozruchowych?

Charakterystyka pracy wentylatora

Na początku tych rozważań warto przypomnieć, jak kształtuje się rzeczywisty punkt pracy wentylatora. Leży on bowiem na przecięciu charakterystyki przyrostu ciśnienia z charakterystyką instalacji. Ten punkt ustalany jest samoistnie w czasie pracy maszyny po osiągnięciu sprężu równego oporowi systemu, wynikającemu z przepływu.

Jak oszacować dokładny opór instalacji?

Oszacowanie dokładnego oporu instalacji nie jest proste, pomimo stosowania najróżniejszych metod, wliczając w to analizę numeryczną. Najczęściej dla obliczonego oporu dodawany jest pewien zapas kompensujący niedokładność obliczeń oraz niedokładności odwzorowania projektowanego systemu podczas realizacji.

Jak dobrać wentylator do konkretnych parametrów?

Kolejnym etapem, podczas którego otrzymujemy dodatkowy zapas ciśnienia dyspozycyjnego, jest dobranie wentylatora na podane parametry. Również w tym procesie często mamy kolejne przewymiarowanie bowiem punkt pracy bardzo rzadko jest dokładnie taki sam jak punkt projektowy. Wentylatory najczęściej dobierane są na odrobinę wyższe parametry, które uwarunkowane są geometrią wirnika i nominalną prędkością wentylatora dla 50 Hz, bowiem bardzo rzadko spotykane jest dobranie wentylatora „w punkt” dla sztywnej prędkości obrotowej i określonych szeregiem Renarda wielkości typowych średnic urządzeń.

Którą metodykę doborową wybrać?

Dobór urządzenia dla parametru przyrostu ciśnienia statycznego to kolejny element, który wpływa na przewymiarowanie wentylatorów. Dla układów, w których przewody są po stronie tłocznej, pomijane jest zjawisko konwersji ciśnienia dynamicznego na użytkowe statyczne.
Efekt tych wszystkich zjawisk opisanych wyżej jest najczęściej taki, że zmierzone parametry na obiekcie są często wyższe niż wymagane.

Jakie potencjalne oszczędności daje przetwornica częstotliwości?

Na poniższym przykładzie przedstawiono, jak falownik wpływa na faktyczne zapotrzebowanie na moc na obiekcie, w którym możemy zredukować wydajność, żeby osiągnąć tę faktycznie wymaganą. W rezultacie zredukować zapotrzebowanie na moc, a w konsekwencji – koszty eksploatacji.

Studium przypadku doboru wentylatora dla funkcji przewietrzania

Wytyczne do doboru wentylatora:

Wytyczne do doboru wentylatora:

Parametry pracy dobranego wentylatora wg karty technicznej:

Parametry pracy dobranego wentylatora wg karty technicznej:

Charakterystyka poglądowa dla założonej krzywej oporów sieci i doboru na ciśnienie statyczne

Charakterystyka poglądowa dla założonej krzywej oporów sieci i doboru na ciśnienie statyczne przetwornica częstotliwości

Podczas pomiarów na obiekcie zmierzono znacznie wyższą wydajność =~ 83 000 m3h. Wpłynęło na to kilka czynników, przede wszystkim:

  • dobrze wykonana instalacja zgodna z założeniami projektowymi,
  • początkowy założony przez projektanta zapas na spręż dyspozycyjny =~20% (faktyczna krzywa oporów jest łagodniejsza),
  • wentylator dobrany z naddatkiem wynikającym z geometrii wirnika i stałej prędkości obrotowej,
  • typ instalacji D – kanały na wlocie i wylocie wentylatora odpowiednio zasilające wentylator w powietrze,
  • wentylator dobrany bez uwzględnienia odzysku ciśnienia statycznego podczas konwersji ciśnienia dynamicznego dla przypadku malejącej prędkości strumienia na wylocie,
  • odcinki proste przed i za wentylatorem 2,5D

Charakterystyka poglądowa dla rzeczywistej krzywej oporów sieci (spręż dyspozycyjny=ciśnienie całkowite)

Charakterystyka poglądowa dla rzeczywistej krzywej oporów sieci (spręż dyspozycyjny=ciśnienie całkowite) przetwornica częstotliwości

Używając przetwornicy, jesteśmy w stanie wyregulować wydajność do wartości projektowej i w konsekwencji obniżyć zapotrzebowanie na moc.
Aby uzyskać wartości pożądane dla tej instalacji, należy zredukować prędkość obrotową o ok. 20 % by dostosować punkt pracy do projektowego.

Charakterystyka poglądowa dla rzeczywistych oporów sieci przy zredukowanej prędkości obrotowej

Charakterystyka poglądowa dla rzeczywistych oporów sieci przy zredukowanej prędkości obrotowej przetwornica częstotliwości
przetwornica częstotliwości

Wnioski:

Przewymiarowanie wentylatora, które jest pewnego rodzaju bezpiecznikiem w razie niedokładności obliczeń, bądź innego niż projektowe wykonania przewodów jest niejednokrotnie niezbędne na etapie projektowym, a dobory na ciśnienie statyczne wynikają z pewnej praktyki, która w Polsce jest najbardziej powszechna i również daje pewien zapas bezpieczeństwa, zwłaszcza biorą pod uwagę fakt, że najczęściej charakterystyka katalogowa jest wykreślona dla konkretnego typu zabudowy instalacji (A,B,C,D), który może być inny od faktycznego.
Te wszystkie zabiegi są kluczowe, zwłaszcza, że głównym celem projektowym jest stworzenie poprawnie działającej instalacji z odpowiednimi parametrami.

Możliwość wyregulowania układu wentylacyjnego

Dzięki zastosowaniu falownika i zredukowaniu prędkości obrotowej wentylatora, co zostało pokazane na powyższym przykładzie, w trakcie pomiarów użytkownik ma możliwość regulacji układu do pracy z założeniami projektowymi, co w konsekwencji przełoży się na oszczędność energii elektrycznej. Oczywiście rozpatrzono tutaj przypadek, w którym spełnione zostały wszystkie dobre praktyki i zapas pozostał niewykorzystany, co podczas pomiarów na obiekcie nie zawsze będzie miało miejsce.

Manipulowanie prędkością obrotową

Falownik daje także możliwość regulacji parametrów w przypadku, gdyby pomimo wszelkich starań parametry projektowe nie zostały spełnione ze względu na błędy i niedokładności na poszczególnych etapach realizacji. W takim przypadku można zwiększyć prędkość obrotową do granicy mocy silnika w uzgodnieniu z dostawcą urządzenia.

Sprawność silnika w układzie wentylacyjnych

Warto zwrócić uwagę, na to jaka jest sprawność wentylatora, która przetwornica częstotliwości jest przewidziana do pracy z wentylatorem, a także z jakim silnikiem pracuje. SMAY dostarcza wysokosprawne wentylatory wraz przetwornicami o najniższych stratach wewnętrznych na rynku i zapewnia możliwość wyboru silnika w klasie IE4, co jest kluczowe zwłaszcza dla pracy w trybie bytowym, bowiem znacznie obniża koszty eksploatacji.

Potencjalne oszczędności dla opisanego przypadku

Potencjalne oszczędności dla opisanego przypadku
Bądź na bieżąco




Chcesz kupić nasze produkty?

Przejdź na listę dystrybutorów i znajdź dostawcę w swoim województwie.

Zainteresowały
Cię nasze rozwiązania?

Porozmawiajmy
osobiście.