You are here

Fan-Optimiser Sistemleri

Sadece gerektiği kadar – olabileceği kadar değil

Gerçek anlamda talep kontrollü fanlara sahip VAV sistemi

Yazar : Kurt Truninger, Belimo AG İsviçre
Çeviren: Cem Eğrikavuk, Ontrol AŞ Türkiye

Giriş

Daha az enerji tüketirken daha fazla konfor sağlayan havalandırma sistemleri: hayal mi yoksa gerçek mi?

Bu yazıda, değişken debili havalandırma sistemlerindeki sabit kanal basıncı uygulamasının dezavantajları ve bu sistemlerin EN 15232, A Sınıfı’na uygun, ileriye dönük, talep kontrollü sistemlerle nasıl değiştirilebileceği açıklanmaktadır.

EN 15232’ye göre (Yapıların enerji performansı) A sınıfı enerji verimliliği, yüksek enerji verimli yapı otomasyonu ve teknik yapı idaresi anlamına gelmektedir.

 

Talep kontrollü havalandırma (DCV) - yararları

DCV sistemlerinin yararları ve sunduğu olanaklar hakkında zaten çok şey yazıldı. Bu teknoloji, odadaki koşulları ölçer ve gerçekten gereken enerji miktarını hesaplar. Bunu yapmak için CO2, VOC, sıcaklık, ışık ve benzeri ölçümler için gereken duyar elemanları ve kontrol panelleri kullanır. Gereken hava miktarı, hassas hacimsel akış kontrol cihazları yardımıyla odaya verilir; bu teknoloji, değişken hava debili sistem(VAV) olarak bilinir.

 

 

Şekil 1’deki tipik oda alanlarının ortalama tüketimine bakarsak, bunların çoğunlukla kısmi yükte çalıştırıldıklarını görebiliriz. En yüksek verimlilik noktası, yani en yüksek hava değişim oranı, nadiren gereklidir.

 

Şekil 1. DCV sistemi: Kısmi yük

 

Fan kontrolü

Verimli fan kontrolü, DCV sisteminin hayati bir parçasıdır. Fan çıkışını düzenlemek için, hız kontrollü fanlar giderek artan bir biçimde EC fanlarla kombine edilmektedir. Havalandırma sistemine sağlanan fan gücünü ayarlamak için, DCV sistemi havalandırma sisteminin gereksinimlerini ölçmeli ve uygun bir ayar noktası belirlemelidir. Bu, geleneksel sabit basınç kontrollü sistemlerin zayıf noktası (Şekil 2), Fan-Optimiser değişken basınç kontrollü sistemininse güçlü yanıdır (Şekil 3).

 

Sabit basınç kontrolü

Şekil 2’de sabit basınç kontrolü için ayar noktası olan K, maksimum hava hacmini (V1) hava kanalı sisteminden taşımak için gereken kanal basıncına karşılık gelir. Hava kanalındaki, ideal olarak kanal sisteminin en uygunsuz noktasındaki gerçek basınç ölçülür. Soru: Değişken basınç kontrollü bir sistemin en uygunsuz noktası neresidir? Cevap: Bu nokta, havalandırma sisteminin o anki yük dağılımına göre kanal sistemi içerisinde değişir. Bu nedenle, basınç duyar elemanının yanlış konumlandırılması olasıdır; bu eleman genellikle hemen fan akışının aşağı yönüne yerleştirilir.

Şekil 2. Sabit basınç kontrollü VAV sistemi: Açık döngü kontrol

Bu yöntemin en önemli dezavantajı, fanın açık döngü bazlı kontrol edilmesidir. Mevcut VAV kontrol cihazlarından geri besleme olmadığından, herhangi bir anda gereken hacimsel akış (V2) ayar noktası hesabında kullanılmaz. Kanal basıncı ve VAV kutuları birbirinden bağımsız olarak çalıştırılır. Eğer hacimsel akış V1’den V2’ye düşürülürse, hava kanalı sistemindeki hava basıncı fanın karakteristik eğrisine uygun olarak yükselir. Daha sonra basınç kontrol sistemi, kanal basıncını tam yük seviyesi olan K noktasına indirir; doğru, düşürülmüş ayar noktası olan R bilinmemektedir. Akış aşağı VAV kutuları, fazla kanal basıncını (P1-P2) gidermek için damperleri kısmaya zorlanır. Pratikte, bu tip sistemlerde bazen %10’a kadar kısılmış damperler bulunur; Şekil 4’teki damper şemasına bakınız.

Sonuç: aşırı gürültü, hava kanalı sisteminde gereksiz şekilde yüksek basınç kayıpları ve buna bağlı olarak fanlar tarafından aşırı enerji tüketimi.

Basınç kontrolünün başka bir dezavantajı, kullanımdaki her değişikliğin ve hacimsel akıştaki her ayarlamanın, kanal basıncı ayar noktası parametresinin manuel olarak düzeltilmesini gerektirmesidir; pratikte bu düzeltme genellikle yapılmaz ve bu da çeşitli sonuçlara yol açar.

 

Fan-Optimiser – değişken basınç kontrollü sistem

Değişken basınç kontrollü bir sistemde (Şekil 3), VAV kutularının damper konumları, bir ağ sistemi (MP-Bus, LONWORKS®, Modbus, KNX vb.) aracılığıyla toplanır ve fanların enerji verimli kontrolü için tetikleyici olarak kullanılır. Damper konumları, Fan-Optimiser fonksiyonu tarafından değerlendirilir ve damperlerin çoğu optimum çalışma aralığında olana kadar (Şekil 4) fanlar optimum ayar noktasına (O) getirilir.

Şekil 3. Basınç geri beslemesi, Fan-Optimiser kontrollü VAV sistemi: Kapalı döngü kontrol

 

Damperler kapalı – azalan talep / çok yüksek basınç, damperler açık – artan talep / çok düşük basınç: Havalandırma sisteminin karakteristik eğrisine göre fana güç verilir ya da fanın gücü kesilir (optimize edilmiş ayar noktası O).

Sonuç: daha az gürültü, hava kanalı sisteminde daha az basınç kaybı ve buna bağlı olarak fanların enerji tüketiminin ciddi ölçüde azalması.

 

Damper şeması

Her iki yöntemin verimliliği Şekil 4’teki damper şemasında görülebilir.

Şekil 4. Damper görüntüsü: Sabit basınç kontrolüne karşı Fan-Optimiser kontrolü

 

 

Fan-Optimiser sisteminde, daha düşük kanal basıncı (P2) sistemin üzerindeki yükü alır ve daha düşük parça-devir sayısı sayesinde aktüatörlerin çalışma ömrünü uzatır.

Diğer avantajları:

  • Fan-Optimiser sistemi herhangi bir zamandaki gerekli çalışma noktasını otomatik olarak tespit eder, böylece zaman alan kanal basıncı dengeleme işlemine gerek kalmaz.

  • Fan-Optimiser teknolojisi sayesinde, sabit basınçlı sistemlerde ters Δp eklemelerine (filtre kirlenmesi için gereken telafi gibi) gerek kalmaz.

  • Kullanım değişikliği ve benzeri durumlardan ötürü değiştirilen sistem konfigürasyonları, Fan-Optimiser tarafından otomatik olarak algılanır ve çalışma sırasında göz önünde bulundurulur.

  • Küçük sistemler, gereken ayar hacmi (O) mevcut hacimsel akıştan düşük olduğu sürece çalışır. Sabit basınç kontrollü sistemlerle bu genellikle mümkün değildir.

 

Sistem tasarımı

Değişken basınç kontrollü Fan-Optimiser sistemleri (Şekil 3) iki şekilde tasarlanabilir:

  1. DDC / programlanabilir denetleyiciler: Özel olarak programlanmış Fan-Optimiser uygulamasına sahip veriyolu komut cihazları

  2. Fan-Optimiser donanımı: Önceden yapılandırılmış, kullanıma hazır Fan-Optimiser fonksiyonlu aygıt (örneğin COU24-A-MP)

Her iki seçenekte de VAV-Compact denetleyiciler bir ağ sistemi (MP-Bus, LONWORKS®, Modbus, KNX vb.) ile kontrol sistemine entegre edilir ve Fan-Optimiser fonksiyonu, hava beslemesi ayar noktasını hesaplamak için damper konumlarını kullanır.

Sistem bir ağ sistemi olarak ayarlanmışsa ya da halihazırda kurulu bir ağ sistemi varsa, herhangi bir ek donanım masrafı olmaz. a) ve b) çözümleri için kanal basınç kontrol ekipmanı ve zahmetli duyar eleman yerleştirme işlemi gerekmez.

 

Potansiyel tasarruflar – Örnek durum incelemesi

Hacimsel akış ve bunun taşınması, fanların enerji tüketimi için belirleyici faktörlerdir. Temelde orantılılık kuralları yatar:

  • Kural 2, P1►P2 basınç düşüşünü tanımlar: Basınç artışı, hacimsel akış oranının karesiyle değişir.

  • Kural 3, V1►V2 hacim düşüşünü tanımlar: Güç tüketimi hacimsel akış oranıyla değişir.

 

Şekil 5’te bir ofis binasındaki karşılaştırmalı ölçümün sonucu görülmektedir. Bir sistem entegratörü, Fan-Optimiser fonksiyonunu DCC denetleyicisine programlamıştır. Kurulu VAV-Compact denetleyiciler, entegre MP-Bus arayüzü ile DCC denetleyicisine bağlanır (Şekil 3). Sistem, karşılaştırmalı ölçüm yapabilmek için, Fan-Optimiser fonksiyonuna ek olarak geleneksel sabit basınç kontrolüne sahiptir. İki stratejiyi aynı çalışma koşulları altında karşılaştırmak için her iki kontrol fonksiyonu da seçilebilir durumdadır:

Şekil 5. Ofis binasında örnek durum incelemesi: Sabit basınç kontrolüne kıyasla Fan-Optimiser sistemi

 

Seçilen gündeki ölçülen fark, etkileyici bir oran olan %64 tasarruftur. Bu sonuç sadece söz konusu durumdaki spesifik zaman ve koşullar (kullanım, soğutma yükü vb.) için geçerlidir. Sisteme ve kısmi yük koşullarına (hava, iç yükler, kullanım ve benzeri) bağlı olarak, bir yıllık bir zaman dilimindeki tasarruf muhtemelen %20 ile %50 arasında olacaktır.

 

Örnek olarak, yılda 365 gün ve günde 24 saat faal olan bir hastane ya da apartmanın bir yıllık tasarrufunu hesaplarsak, yatırımın hızlı bir şekilde kendini amorti edeceği açıktır. Bu özellikle, halihazırda gerekli altyapısı olan, planlanmış ya da mevcut ağ sistemleri için geçerlidir.

 

Uygulama alanı

  • Hastaneler, ofisler, oteller, idari ve endüstriyel binalar vb. için değişken hacimli havalandırma sistemleri.

  • Kontrollü apartman havalandırması için değişken hacimli sistemler. Fan-Optimiser sistemi, halihazırda birçok benzer uygulama için başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.

 

Fan-Optimiser sisteminin avantajları

  • Gelecek için tasarlanmış - EN 15232, A Sınıfı uyumlu çözüm

  • Açık sistem - CO2, VOC, sıcaklık, varlık duyar elemanları vb. tüm CAV/VAV kontrol fonksiyonları için kullanılabilir

  • Yüksek düzeyli konfor – konfor ya da kontrol kalitesi düşüşü yoktur

  • Hata telafisi – bazı tasarım hatalarını telafi eder

  • Yedek parça gereksinimi yoktur – otomatik telafi sayesinde (filtre kirlenmesi vb.)

  • Kolay işletme – Fan-Optimiser kendi çalışma noktasını bulur

  • Kapalı devre – oda talebinden hava beslemesine kadar bütünleşik sistem

  • Enerji açısından optimize edilmiş - kanal sisteminde daha az basınç kaybı

  • Daha az gürültü – daha düşük kanal basıncı sayesinde

  • Kullanım değişikliği mümkündür - toplam hava hacmi yeterli olduğu sürece herhangi bir ayarlama gerekli değildir

  • Daha uzun aktüatör ömrü– daha düşük kanal basıncı sayesinde

  • Kısa geri ödeme süresi – düşük fan çalışma masrafı sayesinde

  • Çevre dostu – daha düşük enerji tüketimi ve CO2

 

Sonuç

DCV sistemleri, bölge esaslı talep kontrollü enerji beslemesi için sevindirici bir gelişmedir. Tüm değişken hacimli havalandırma sistemini verimli bir şekilde çalıştırmak için, fanların DCV sistemine tam olarak entegre edilmesi gerekir. Bunu sağlayan eksiksiz bütünleşik sistem çözümü, değişken basınç kontrollü Fan-Optimiser sistemidir. Oda seviyesinden hava beslemesine dek, sadece gerektiği kadar – olabileceği kadar değil prensibine göre çalışır.

 

 

 

 

Theme by Danetsoft and Danang Probo Sayekti inspired by Maksimer