Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Měniče v klimatizační technice

číslo 12/2002

Inovace, technologie, projekty

Měniče v klimatizační technice

Dipl.-Ing. Michael Matthesius,
vedoucí odbytu v oboru klimatizační techniky
a ochrany prostředí u Lenze GmbH & Co. KG, Hameln

Klimatizační zařízení jsou určena k tomu, aby přívod a odvod vzduchu stále odpovídaly skutečné potřebě v místnostech. Proto musí být objem vzduchu řízen. K tomu se většinou používá regulace škrcením nebo natáčením lopatek – tento velmi rozšířený systém ale v žádném případě nešetří energii. Cestou k úspoře až 50 % nákladů jsou měniče frekvence pro regulaci otáček ventilátorů a čerpadel. Regulaci otáček lze použít v nových objektech i při rekonstrukcích klimatizace ve stávajících budovách (obr. 1, obr. 2).

Obr. 1. Obr. 2.

Moderní technické vybavení budov znamená nižší provozní náklady, provoz chránící životní prostředí a optimální prostředí pro osazenstvo – k tomu se často využívá automatizace budov. Stále častěji se používají měniče frekvence, které umožňují úsporný provoz vstupních a výstupních ventilátorů, čerpadel pro chladicí a topnou vodu, kompresorů chladicího prostředku nebo chladicích věží.

Obr. 1.

Neúsporné regulace
U pohonů, které nejsou regulovány a běží na konstantní otáčky, je nutné měnit průtok vzduchu mechanickými prostředky.

Při regulaci obtokem je mezi sací a výtlačnou stranou spojovací vedení se škrticí klapkou – podle potřeby se menší nebo větší část z hlavního toku vzduchu vede obtokem; důsledkem jsou vysoké ztráty energie.

U regulace škrcením se redukuje objemový tok nastavitelnou klapkou, pohon přitom běží na konstantní otáčky. Investiční náklady jsou malé, spotřeba energie je však značná.

Při regulaci rozvodným kolem je průtok regulován natáčením lopatek před vstupem do oběžného kola. Tento postup se používá při konstantních otáčkách a větších výkonech. Ztráty energie jsou menší, ale ve srovnání s regulací otáček jsou přesto značně vysoké.

Obr. 4.

Protože regulace obtokem, škrcením nebo rozvodným kolem pracují s poměrně vysokými ztrátami, při hodnocení různých možností regulace čerpadel a ventilátorů se regulace otáček s měničem frekvence jeví jako optimální, a to jak z hlediska energetické náročnosti, tak vzhledem k vytvářenému hluku. Je tomu tak proto, že ventilátor potřebuje pro poloviční výkon jen osminu energie, neboť jeho odběr je úměrný třetí mocnině otáček. Na měniči frekvence lze nastavit příslušnou zatěžovací charakteristiku. Tímto úsporným provozem s měničem frekvence se pořizovací náklady vrátí podle skutečné doby provozu již za několik měsíců. Ve srovnání s regulací škrcením může být úspora energie až 50 %.

Výhody regulace otáček s měničem frekvence
Kromě snížení spotřeby energie redukují měniče frekvence také opotřebení zařízení oproti běžnému provozu se zapínáním a vypínáním, protože mechanická část zařízení není zatěžována tlakovými rázy v potrubí, což v praxi znamená podstatně delší intervaly údržby. Měnič frekvence také plní funkci plynulého rozběhu. Nastavením rozběhových ramp se dosahuje nižšího rozběhového proudu, a proto lze navrhovat slabší pojistky a menší průřezy vedení.

Obr. 5.

Úspory energie na příkladu BHW
Příkladem úspěšného šetření energií může být správní budova poskytovatelů finančních služeb BHW v Hamelnu (obr. 3). V budově BHW bylo renovováno klimatizační zařízení pro základní zásobování a bylo vybaveno systémem řízení budovy (od německé firmy INGA), podporovaným DDC (Direkt Digital Control – PLC pro řízení budov). Na klimatizaci jsou připojena topná chladicí a ventilační zařízení. Systém řízení budov – GLT (Gebäudeleittechnik) hlídá, reguluje a optimalizuje také pět velkých klimatizačních zařízení v pěti podlažích (vyhodnocuje se celkem 1 000 datových bodů). Na třech terminálech obsluhy jsou zobrazeny všechny stavy zařízení – terminály v dozorně, ve výpočetním středisku a centrále klimatizace jsou navzájem propojeny světlovodným kabelem.

Před přestavbou byl objemový tok řízen již zmíněnou regulací rozvodným kolem – nyní jsou použity měniče frekvence (Lenze) s rozsahem elektrického výkonu 35 až 90 kW. Přívodní vzduch konstantní teploty se vede do jednotlivých podlaží, regulací je jeho potřebné množství přizpůsobeno na konstantní rozdílový tlak 200 Pa.

Protože zařízení pro úplnou klimatizaci musejí být navrhována pro nejnepříznivější případ, pracují většinu doby jen s částečným zatížením. V BHW byl před přestavbou celkový odběr proudu zařízení uprostřed dne 160 A, po přestavbě se snížil asi na 74 A. Namontováním měničů frekvence namísto rozvodných kol se tedy spotřeba energie snížila na méně než polovinu.

Obr. 6.

Funkce pro hlídání a regulaci
Kromě hospodárné regulace čerpadel a ventilátoru mají inteligentní pohony funkce, které je pro technické vybavení budov činí ještě zajímavějšími. Integrovaným PID regulátorem může být řešena regulace tlaku, vlhkosti nebo teploty přímo v měniči frekvence. S využitím odmocňujícího vstupu je možné regulovat objemový tok prostřednictvím měření tlaku. Ze signálu měření tlaku je možné vypočítat objem z rovnice průtoku a tuto hodnotu použít pro regulaci měniče.

Jestliže je použit pohon s klínovým řemenem, přebírá měnič frekvence v případě potřeby elektronické hlídání a zjistí např. přetržení řemenu (pokles hodnoty proudu pod nastavený práh). Porucha je nakonec předána na GLT. Potom nejsou zapotřebí dosavadní metody hlídání, jako je měření rozdílového tlaku pomocí tlakoměrných krabic.

Pohon s měničem frekvence běží při částečném zatížení se sníženými otáčkami, důsledkem je zřetelné snížení hluku. Kromě toho může být přístroj přepnut do nehlučného provozu použitím spínací frekvence 16 kHz, která již není pro lidské ucho slyšitelná.

Obr. 7.

Zapojení do systému automatizace budovy
Komunikační moduly s různými sběrnicovými protokoly umožňují jednoduché navázání měničů frekvence na prvky automatizace budovy. Modulární konstrukce přístroje poskytuje možnost přizpůsobit jej specificky dané aplikaci v každém jednotlivém případě (obr. 4). Přes sběrnicové systémy, jako např. LON (Local Operating Network) Profibus, Interbus, CAN nebo DeviceNet, komunikují měniče frekvence s řízeními DDC a s řídicími počítači (obr. 5).

Měniče frekvence budou v budoucnu stále častěji propojovány s automatizační úrovní. S doplňující součástí přebírají dále funkce programovatelného logického řízení (PLC) v pohonu. S jednotkou Drive PLC firmy Lenze, přizpůsobenou pro řízení pohonů, může měnič frekvence převzít úkoly podřízené stanice DDC. S takovou řídicí jednotkou, programovatelnou podle IEC 61131-3, je možné decentralizovaně řídit klimatizační zařízení s proměnným objemovým tokem (VVS), zajišťovat regulaci v jednotlivých místnostech, v zařízeních pro zvyšování tlaku (obr. 7) nebo v následných zařízeních chladicích kompresorů a topných kotlů. Součástí přístrojů je obsáhlá knihovna s typickými funkčními bloky a hotovými programy, které mohou být použity pro aplikace v automatizaci budovy.

Lenze s. r. o.
Central Trade Park D1
396 01 Humpolec
tel.: 367 507 111
fax: 367 507 399
e-mail: lenze@lenze.cz
http://www.lenze.com