Modernizacja istniejącego systemu za pomocą wysokowydajnej wentylatora prądu stałego (EC).

Dlaczego stary wentylator kosztuje Cię więcej, niż sądzisz

Wejdź do dowolnego starszego budynku, a usłyszysz brzęczenie wentylatorów o stałej prędkości obrotowej pracujących w centralach wentylacyjnych, systemach wywiewu lub jednostkach chłodniczych. Te stare silniki prądu przemiennego zasilane indukcyjnie zostały zaprojektowane tak, aby trwać długo, ale nie zostały zaprojektowane tak, aby oszczędzać energię. Typowy silnik z trwałym podziałem pojemności napędzający wentylator pracuje cały czas z pełną prędkością, nawet wtedy, gdy potrzebujesz tylko połowy przepływu powietrza. Oznacza to marnowanie energii elektrycznej, nadmierny poziom hałasu oraz dodatkowy zużycie łożysk. Raz audytowałem średniej wielkości biurowiec wyposażony w 20 central wentylacyjnych. Każda z nich była wyposażona w wentylator prądu przemiennego o mocy 300 W pracujący 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Łączne zużycie energii przez te wentylatory wynosiło 52 800 kWh rocznie. Po zmierzeniu rzeczywistych potrzeb przepływu powietrza stwierdziliśmy, że wentylatory muszą pracować z prędkością 70% większości czasu. Jednak silniki prądu przemiennego nie były w stanie tego osiągnąć bez drogich falowników. Właściciel budynku marnował niemal 16 000 kWh rocznie bez żadnego uzasadnienia. To właśnie ukryty koszt stosowania starszej technologii wentylatorów.

Bezpośrednie oszczędności energii, które pojawiają się na Twoim rachunku

Dlaczego wentylator EC jest tak bardzo lepszy? Odpowiedź tkwi w konstrukcji silnika. Tradycyjny silnik indukcyjny prądu przemiennego ma wirnik z przewodzących prętów. Prąd jest indukowany w tych prętach, co generuje pole magnetyczne, ale także ciepło wynikające z oporu. Nazywa się to stratami w wirniku. Silnik EC (elektronicznie komutowany) wykorzystuje magnesy stałe umieszczone na wirniku. Nie występuje tu indukowany prąd, a więc nie ma również strat w wirniku. Wbudowany sterownik wysyła precyzyjne impulsy do uzwojeń stojana, zapewniając wysoką sprawność w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Departament Energii Stanów Zjednoczonych opublikował badanie, z którego wynika, że zastąpienie wentylatora z silnikiem typu „shaded pole” lub PSC (permanent split capacitor) silnikiem EC pozwala zmniejszyć zużycie energii przez wentylator o 40–60%. Podam konkretną liczbę. Magazyn w Ohio był wyposażony w dwa duże wentylatory wywiewne, każdy z silnikiem prądu przemiennego o mocy 1,2 kW. Działały one 16 godzin dziennie przez 300 dni w roku, co dawało łączne zużycie energii na poziomie 11 520 kWh rocznie dla każdego wentylatora. Po modernizacji – zastosowaniu wentylatorów EC o tej samej wielkości fizycznej – moc pobierana przez każdy z nich przy tej samej wydajności objętościowej spadła do 0,55 kW. Zużycie energii roczne zmniejszyło się do 5280 kWh na wentylator. Łączna oszczędność wyniosła 12 480 kWh rocznie. Przy cenie energii elektrycznej 0,12 USD za kWh oszczędność ta przekłada się na 1498 USD rocznie tylko z dwóch wentylatorów. Okres zwrotu inwestycji wyniósł osiem miesięcy.

Bezstopniowa regulacja prędkości dla zmiennych potrzeb przepływu powietrza

Zapotrzebowanie na przepływ powietrza rzadko jest stałe. W pomieszczeniu chłodniczym wymagana jest maksymalna chłodzenie, gdy drzwi są często otwierane. W nocy, przy zamkniętych drzwiach, potrzebne jest znacznie mniej chłodzenia. Wentylator klimatyzacyjny o stałej prędkości obracania albo nadmiernie ochładza, albo niedostatecznie ochładza. Wentylator EC umożliwia ciągłą regulację prędkości obrotowej od zera do pełnej mocy. Wystarczy podać mu sygnał napięciowy 0–10 V lub sygnał PWM z termostatu, systemu automatyki budynkowej lub nawet prostego potencjometru. Pracowałem z zakładem chłodniczym, w którym sześć wentylatorów parowniczych pracowało 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Stare wentylatory AC pracowały cały czas z pełną mocą (100%). Sprężarka musiała często cyklować, ponieważ wentylatory przepychały zbyt dużo powietrza przez cewki. Zainstalowaliśmy wentylatory EC oraz sterownik, który obniżał prędkość wentylatorów do 40%, gdy temperatura w pomieszczeniu znajdowała się w zakresie ustawionej wartości zadanej. Czas pracy sprężarki zmniejszył się o 25%, ponieważ parownica nie była już przeciążona. Kierownik zakładu oszacował całkowite oszczędności energii – wraz ze zmniejszeniem obciążenia sprężarki – na ponad 18 000 kWh rocznie. Wynik ten uzyskano wyłącznie dzięki regulacji prędkości obrotowej, a nie tylko dzięki wyższej sprawności silnika wentylatora.

Zgodność z modernizacją i prostota mechaniczna

Jednym z obaw użytkowników jest to, czy nowy wentylator EC będzie pasował. Większość wentylatorów EC jest zaprojektowana z tymi samymi wzorami otworów montażowych, rozmiarami kołnierzy oraz ogólnymi wymiarami co standardowe wentylatory prądu przemiennego (AC). Rozmiary obudów silników są ustandaryzowane. Na przykład 92-mm lub 120-mm osiowy wentylator EC często pasuje bezpośrednio do tego samego uchwytu. Pod względem elektrycznym wentylatory EC zwykle akceptują uniwersalne napięcie wejściowe w zakresie od 110 do 277 V AC przy częstotliwości 50 lub 60 Hz. Oznacza to, że można je zasilać bezpośrednio z istniejącego źródła zasilania bez konieczności stosowania specjalnego sterownika. Operator centrum danych, którego znam, postanowił zmodernizować 48 wentylatorów w jednostkach chłodzących swojej sali serwerowej. Zamówił wentylatory EC o tym samym rozmiarze obudowy – 172 mm. W ciągu jednej weekendowej przerwy zespół konserwacyjny wymienił wszystkie 48 wentylatorów. Jedyną zmianą po stronie elektrycznej było usunięcie starego kondensatora z każdej jednostki, ponieważ wentylatory EC nie wymagają kondensatorów rozruchowych ani roboczych. Czas przestoju wyniósł mniej niż cztery godziny. Po modernizacji moc chłodzenia centrum danych zmniejszyła się o 44%, a wentylatory pracowały cichiej. Taka prostota decyzji czyni wybór oczywistym.

Dłuższa żywotność i niższe koszty konserwacji

Stare wentylatory prądu przemiennego (AC) mają kilka miejsc awarii. Kondensator rozruchowy wysycha, przełącznik odśrodkowy zapina się, a łożyska tulejowe zużywają się niemiarodajnie z powodu nadmiernego nagrzewania silnika. Wentylatory prądu stałego (EC) eliminują wszystkie te problemy: nie posiadają kondensatora rozruchowego, przełącznika odśrodkowego ani szczotek. Łożyska to wysokiej jakości, uszczelnione łożyska kulkowe o żywotności wynoszącej 50 000 godzin przy temperaturze otoczenia 40°C. Zespół techniczny szpitala opowiedział mi swoją historię: w pokojach pacjentów znajdowało się 32 jednostki wentylacyjno-grzewcze (FCU), każda wyposażona w wentylator AC. Co roku zgłaszano średnio sześć interwencji serwisowych z powodu uszkodzonych kondensatorów oraz hałaśliwie pracujących łożysk. Po wymianie wentylatorów AC na EC w ciągu dwóch lat przez kolejne 24 miesiące nie zgłoszono żadnej awarii związanych z wentylatorami. Kierownik działu konserwacji stwierdził, że wentylatory EC są tak niezawodne, iż zdecydował się przestać magazynować zapasowe silniki. Stowarzyszenie Air Movement and Control Association (AMCA) opublikowało dane techniczne potwierdzające, że silniki EC charakteryzują się znacznie niższym wskaźnikiem awaryjności niż silniki AC o porównywalnej mocy, głównie dzięki wyeliminowaniu zużycia kondensatorów i szczotek. Dla każdej instalacji, której priorytetem jest maksymalny czas gotowości do pracy, taka niezawodność ma nieocenioną wartość.

Jak sprawdzony dostawca czyni modernizację bezpieczną

Z punktu widzenia finansowego modernizacja istniejących urządzeń za pomocą wentylatorów z silnikami EC to jedna z inwestycji o najwyższym zwrocie. Okres zwrotu kosztów wynosi zazwyczaj mniej niż 12 miesięcy, a w przypadku wentylatorów pracujących 24 godziny na dobę – często mniej niż 6 miesięcy. Dzięki mniejszemu wydzielaniu ciepła przez silnik wentylatora obciążenie systemu chłodzenia również się zmniejsza, ponieważ wentylator z silnikiem EC marnuje mniej energii w postaci ciepła. Aby jednak osiągnąć takie rezultaty, konieczne jest dokładne dobranie wentylatora – nie można polegać na domysłach. Wymagane są rzetelne dane dotyczące jego charakterystyki pracy. Właśnie w tym zakresie doświadczenie takiego producenta jak Fanova odgrywa kluczową rolę. Fanova produkuje silniki EC oraz wentylatory od 2003 roku. Ich usługa precyzyjnego doboru opiera się na weryfikowalnych raportach z badań w tunelu aerodynamicznym oraz danych dotyczących poziomu hałasu, dzięki czemu dokładnie wiesz, jaką ilość powietrza uzyskasz przy określonym ciśnieniu statycznym. Inżynierowie Fanova współpracują z Tobą, aby upewnić się, że wentylator przeznaczony do modernizacji spełnia wszystkie wymagania mechaniczne i elektryczne Twojego systemu. Posiadając bazę produkcyjną o powierzchni 5000 metrów kwadratowych oraz elastyczny system realizacji zamówień, Fanova może dostarczyć wszystko – od pojedynczego egzemplarza próbki po partię tysiąca sztuk. Trzyletnia pełna gwarancja zapewnia Ci pewność, że modernizacja będzie działać bezawaryjnie przez wiele lat. Już ponad 80 krajów oraz tysiące obiektów dokonało tej zmiany. Gdy tylko zdecydujesz się przestać marnować energię, Fanova dostarczy rozwiązanie z wysokowydajnymi wentylatorami z silnikami EC, którego potrzebujesz.