Modernizace ve výzkumném ústavu na Thaj-wanu díky Hyperformance
Systém chladicí vody ve Výzkumném ústavu informačních technologií (ITRI) na Tchaj-wanu se potýkal s běžným problémem syndromu nízkého Delta T u tradičních systémů s proměnným průtokem řízených ON-OFF, což vedlo k přetékání, nepohodlí a hluku. Při řešení tohoto problému tým ITRI spolupracoval s týmem IMI Hydronic Engineering na Tchaj-wanu, aby zlepšil výkon a účinnost systému a dosáhl úspory energie až 60 %.
Projekt
Výzkumný ústav průmyslových technologií (ITRI) je výzkumná a vývojová organizace se sídlem na Tchaj-wanu, která se zaměřuje na podporu průmyslového rozvoje a technologických inovací. V rámci svého úsilí o snížení spotřeby energie a podporu udržitelnosti chtěl ITRI posoudit svůj systém HVAC, aby zjistil úspory energie a zlepšil vnitřní komfort.
Daný systém sloužil ke klimatizaci vzduchu ve dvou budovách se smíšeným využitím (kanceláře a výzkumná laboratoř), přičemž obě budovy zásoboval chlazenou vodou odstředivý chladič 500RT a odstředivý chladič s magnetickými ložisky 400RT, které pracovaly v tandemu a zajišťovaly chladicí výkon.
Systém primární/sekundární chladicí vody využíval na primární straně řízení konstantního průtoku, zatímco sekundární strana byla rozdělena na tři zónová čerpadla s proměnnou regulací otáček. Součástí systému byly také fan-coily jako koncové jednotky, přičemž jako regulační ventil pro fan-coily sloužil dvoucestný ventil s řízením ON-OFF v systému s proměnným průtokem.
Systém však trpěl syndromem nízkého Delta T, který vedl k přetékání průtoku chladicí vody při částečném zatížení, i když byl systém v projektovaném stavu. Tento problém způsobil, že chladicí jednotky pracovaly s nižší účinností, což vedlo k plýtvání energií a zvýšení spotřeby energie pro celý systém HVAC.
Výzva v oblasti hydroniky
Na Tchaj-wanu je typická konstrukce systémů HVAC v komerčních budovách, která zahrnuje fan-coily jako koncové jednotky a regulační ventil pro fan-coily je dvoucestný ventil řízený ON-OFF v systému s proměnným průtokem.
Tradiční systémy s proměnným průtokem řízené ON-OFF se však potýkají s mnoha technickými problémy, které souvisejí především s nedostatečným nastavením a vyvážením na místě, což vede k syndromu nízkého Delta T - přetékání průtoku chladicí vody v podmínkách částečného zatížení. Neadekvátní nastavení a vyvážení na místě je hlavním důvodem, proč většina stávajících systémů s chlazenou vodou trpí tímto syndromem, což vede k nepohodlí a vzniku hluku.
Kromě toho se zvyšují náklady na energii celého systému HVAC, protože čerpadla s proměnnými otáčkami v systému s proměnným průtokem nemohou snížit frekvenci kvůli nesprávné činnosti regulačních ventilů v hydronickém systému.
Cílem ITRI bylo optimalizovat hydronický systém tak, aby se zlepšila energetická účinnost a pohodlí lidí a zároveň se zajistila stabilní teplota v místnosti bez oscilací.
Řešení
Vzhledem k vládní politice úspory energie a snižování emisí oxidu uhličitého v posledních letech bylo zařízení klimatizačního systému v ITRI v posledních letech vyměněno. Od počátečního plánu na výměnu odstředivého chladicího zařízení s magnetickými ložisky za účelem zlepšení účinnosti provozu chladicího zařízení, instalace regulace frekvence k čerpadlům chladicí vody a nahrazení starých fan-coilových jednotek novými atd. Optimalizace regulace hydronického systému však nezávisí pouze na tom, zda je k dispozici vysoce účinné zařízení, ale spíše na tom, jak efektivně je lze provozovat energeticky úsporným způsobem.
Strategie optimalizace hydronického systému pro klimatizační systém od společnosti IMI Hydronic Engineering spočívala v následujícím:
• instalace regulátorů diferenčního tlaku na větvích hydraulického systému a opětovné provedení testování, seřézení a vyvážení pro celý hydraulický systém s chlazenou vodou přímo na místě
• seřízení diferenčního tlaku jednotlivých regulátorů diferenčního tlaku na větvích
• optimalizace nastavení provozní frekvence čerpadla s proměnnou zónou
Vzhledem k tomu, že průtok chlazené vody bylo možné přesně regulovat za jakýchkoli pracovních podmínek, mohl hydronický systém udržovat co nejvyšší teplotní rozdíl mezi teplotou přívodní a vratné chlazené vody, aniž by docházelo k přetékání chlazené vody. Zařízení s proměnným průtokem chladicí vody by mohla být provozována s vyšší účinností, protože čerpadla chladicí vody s proměnnou frekvencí a chladicí jednotky by mohly snížit spotřebu energie při částečném zatížení.
Na základě realizace navrženého řešení se výzkumnému ústavu podařilo dosáhnout významných úspor energie. Provedli analýzu spotřeby energie vysoce účinného odstředivého chilleru s magnetickými ložisky 400RT před a po projektu optimalizace a podařilo se jim naměřit snížení spotřeby energie nejméně o 20 %, v zimě dokonce až o přibližně 60 %. Kromě toho se podařilo snížit spotřebu energie čerpadel variabilní zóny chlazené vody až o 42 %, a v některých ročních obdobích dokonce až o 60 %, přičemž odhadovaná doba návratnosti činila pouhé tři roky.
Kromě toho implementace inteligentního regulátoru ventilu umožnila lepší řízení průtoku chlazené vody, což vedlo ke zlepšení vnitřního komfortu a snížení hlučnosti.
Pro úspěch tohoto projektu byly rozhodující technické znalosti poskytnuté týmem IMI Hydronic Engineering. Vysoce účinné zařízení nestačí k zajištění optimalizované regulace hydronického systému a díky odborné identifikaci problémů stávajícího systému (nedostatečné nastavení a vyvážení souzstavy, použití tradičních systémů s proměnným průtokem řízených ON-OFF) dokázali navrhnout řešení modernizace, které řešilo problémy v jejich jádru, aby bylo dosaženo všech cílů projektu: výrazné úspory energie, zlepšení vnitřního komfortu a snížení hladiny hluku.