Modernizacja HyPerformance w instytucie badawczym, Tajwan
Instalacja wody lodowej w Instytucie Badawczym IT była ofiarą syndromu niskiej różnicy temperatur zasilania i powrotu ( ΔT). W systemie zmienno-przepływowym sterowanych włacz/wyłącz (on-off), prowadziło to do nadprzepływu, hałasu i dyskomfortu. Współpraca z zespołem HyPerformance pozwoliła poprawić wydajność i efektywność systemu, uzyskując oszczędności zużycia energii do 60%.
Projekt
Industrial Technology Research Institute (ITRI) to organizacja badawczo-rozwojowa z siedzibą w Tajwanie, która koncentruje się na promowaniu rozwoju przemysłowego i innowacji technologicznych. W ramach swoich wysiłków na rzecz zmniejszenia zużycia energii i promowania zrównoważonego rozwoju, ITRI chciało ocenić swój system HVAC, aby zidentyfikować oszczędności energii i poprawić komfort w pomieszczeniach.
Omawiany system został wykorzystany do klimatyzacji powietrza w dwóch budynkach o mieszanym przeznaczeniu (biurowym i laboratorium badawczym), z instalacją wody lodowej dostarczającą wodę lodową do obu budynków, z odśrodkowym agregatem chłodniczym 500RT i odśrodkowym agregatem chłodniczym z łożyskiem magnetycznym 400RT pracującym w tandemie w celu zapewnienia wydajności chłodniczej.
W układzie pierwotnym/wtórnym wody lodowej zastosowano sterowanie stałym przepływem po stronie pierwotnej, podczas gdy strona wtórna została podzielona na trzy pompy strefowe z regulacją prędkości. System zawierał również klimakonwektory jako jednostki końcowe, z zaworem dwudrogowym sterowanym ON-OFF w systemie zmiennego przepływu jako zaworem sterującym klimakonwektora.
System cierpiał jednak na syndrom niskiej delty T, który prowadził do nadmiernego przepływu wody lodowej w warunkach częściowego obciążenia, nawet jeśli system był w stanie projektowym. Problem ten powodował, że agregaty chłodnicze działały z niższą wydajnością, co skutkowało marnowaniem energii i zwiększonym zużyciem energii przez cały system HVAC.
Wyzwanie Hydronic
W Tajwanie typowy projekt systemów HVAC w budynkach komercyjnych obejmuje klimakonwektory jako jednostki końcowe, a zawór sterujący klimakonwektora jest zaworem dwudrogowym sterowanym ON-OFF w systemie o zmiennym przepływie.
Jednak tradycyjne systemy zmiennego przepływu sterowane w trybie ON-OFF napotykają wiele problemów technicznych, głównie związanych z nieodpowiednim TAB na miejscu, co prowadzi do syndromu niskiej delty T – nadmiernego natężenia przepływu wody lodowej w warunkach częściowego obciążenia. Nieodpowiedni TAB na miejscu jest kluczowym powodem, dla którego większość istniejących systemów wody lodowej cierpi na ten syndrom, prowadząc do dyskomfortu i generowania hałasu.
Co więcej, koszt energii całego systemu HVAC wzrasta, ponieważ pompy o zmiennej prędkości w systemie o zmiennym przepływie nie mogą zmniejszyć częstotliwości z powodu nieprawidłowego działania zaworów sterujących w systemie hydraulicznym.
Celem ITRI była optymalizacja systemu hydraulicznego w celu poprawy efektywności energetycznej i komfortu ludzi przy jednoczesnym zapewnieniu stabilnej temperatury w pomieszczeniu bez oscylacji.
Rozwiązanie
W związku z rządową polityką oszczędzania energii i redukcji dwutlenku węgla w ostatnich latach, wymieniono sprzęt klimatyzacyjny w ITRI. Począwszy od wczesnego planu wymiany odśrodkowego agregatu chłodniczego z łożyskiem magnetycznym w celu poprawy wydajności pracy agregatu, poprzez instalację sterowania zmienną częstotliwością w pompach wody lodowej, a skończywszy na wymianie starego klimakonwektora na nowy itp. Jednak optymalizacja sterowania systemem hydraulicznym nie zależy wyłącznie od posiadania wysoce wydajnego sprzętu, ale raczej od tego, jak skutecznie można go obsługiwać w sposób energooszczędny.
Strategia optymalizacji systemu hydraulicznego dla systemu klimatyzacji od IMI Hydronic Engineering polegała na:
- Zainstalowanie regulatorów różnicy ciśnień na odgałęzieniach systemu hydraulicznego i ponowne wykonanie TAB (testowanie, regulacja i równoważenie) dla całego systemu hydraulicznego wody lodowej na miejscu
- Wyreguluj różnicę ciśnień każdego z regulatorów różnicy ciśnień na odgałęzieniach
- Zoptymalizowane ustawienie częstotliwości pracy pompy strefowej o zmiennej wydajności
Ponieważ przepływ wody lodowej mógł być precyzyjnie kontrolowany w każdych warunkach roboczych, system hydrauliczny mógł utrzymywać różnicę temperatur między zasilaniem a powrotem wody lodowej na możliwie najwyższym poziomie bez nadmiernego przepływu wody lodowej. Instalacje wody lodowej o zmiennym przepływie mogą pracować z wyższą wydajnością, ponieważ pompy wody lodowej i agregaty wody lodowej o zmiennej częstotliwości mogą zmniejszyć zużycie energii w warunkach częściowego obciążenia.
Dzięki wdrożeniu proponowanego rozwiązania instytut badawczy był w stanie osiągnąć znaczne oszczędności energii. Przeprowadzili analizę zużycia energii przez wysokowydajny agregat odśrodkowy z łożyskiem magnetycznym 400RT przed i po projekcie optymalizacji i byli w stanie zmierzyć redukcję zużycia energii o co najmniej 20%, a nawet do około 60% w zimie. Ponadto, zużycie energii przez zmienne pompy strefowe wody lodowej może zostać zredukowane nawet o 42%, a nawet do 60% w niektórych sezonach, przy szacowanym okresie zwrotu wynoszącym zaledwie trzy lata.