Řešení pro modernizaci vzduchotechnické jednotky, které ročně ušetří 3,43 milionu čínských jüanů na nákladech na elektřinu

Po celou dobu životního cyklu komerčních budov zůstává spotřeba energie trvalým problémem.

Systémy HVAC spotřebují přibližně 40 % až 60 % celkové energie budovy. Provozní účinnost vzduchotechnických jednotek (AHU) jako „srdce“, které zajišťuje chlazení a vytápění a zároveň zajišťuje kvalitu vnitřního vzduchu, přímo určuje celkovou energetickou účinnost.

Uprostřed úsilí o uhlíkovou neutralitu a rostoucích provozních nákladů tradiční ventilátory často nesplňují požadavky na úsporu energie. Jak lze uvolnit potenciál úspor energie ve stávajících budovách?

Nedávný projekt modernizace vzduchotechnické jednotky v nákupním centru v Tchien-ťinu přinesl měřitelné výsledky:

Míra úspory energie 64.25 %.

Níže je podrobný pohled na to, jak EC ventilátor k tomuto výsledku přispěla technologie.

1. Zelená transformace pro zavedené obchodní centrum

Toto nákupní centrum, které se nachází v rušné obchodní čtvrti, je v provozu již mnoho let a denně zaznamenává silný pěší provoz.

Postupem času začaly původní vzduchotechnické jednotky vykazovat známky opotřebení a stárnutí.

- Původní ventilátory s řemenovým pohonem trpěly v důsledku dlouhodobého provozu výrazným snížením účinnosti, což z nich činí hlavní zdroj vysoké spotřeby energie.

- Klíčové komponenty, jako jsou řemeny a ložiska, se opotřebovaly, což vyžadovalo častou výměnu a opravy – což zvyšovalo provozní náklady a pracovní zátěž údržby.

- Zastaralé jednotky postrádaly přesné ovládání, což ztěžovalo přesnou regulaci teploty a ovlivňovalo zážitek z nakupování.

- Vzhledem k omezené inteligenci neposkytovalo 46 jednotek žádnou zpětnou vazbu o provozním stavu v reálném čase, což vyžadovalo značné úsilí při manuální kontrole.

Aby podpořilo národní cíle v oblasti úspor energie a snižování emisí a zároveň snížilo provozní náklady, rozhodlo se vedení obchodního centra provést komplexní modernizaci těchto 46 vzduchotechnických jednotek.

Nešlo jen o jednoduchou výměnu zařízení – šlo o kompletní modernizaci systému hospodaření s energií v obchodním centru.

2. Předběžné testování

Energetické modernizace vyžadují rozhodování založené na datech.

Na začátku projektu provedl technický tým důkladné posouzení stávajícího systému vzduchotechnické jednotky:

Původní štítek ventilátoru

● Zkouška provozního výkonu – Byla změřena skutečná spotřeba energie každé vzduchotechnické jednotky.

● Měření statického tlaku a průtoku vzduchu – Byla vyhodnocena výkonnostní křivka původních ventilátorů za skutečných podmínek v potrubí, což poskytlo klíčové údaje pro výběr ventilátoru s elektronickou regulací (EC).

● Monitorování hladiny hluku – Byly zaznamenány základní hladiny hluku za účelem podpory akustických vylepšení.

● Měření rozměrů instalace – Měření na milimetrovou úroveň zajistilo, že nové zařízení bez problémů zapadne do stávajících strojoven.

● Monitorování na základě měření – Data o kvalitě elektrické energie v reálném čase byla shromažďována prostřednictvím systému řízení budovy, aby se usnadnilo porovnání spotřeby energie po modernizaci.

Přesná terénní data umožnila týmu s jistotou stanovit očekávané úspory energie a poskytla solidní základ pro výběr vhodných ventilátorů s elektronikou (EC).

3. Ventilátory EC: Budování efektivního srdce

Na základě podrobných testovacích dat vyvinul technický tým řešení pro modernizaci 46 vzduchotechnických jednotek na míru.

Základní strategií byla úplná náhrada ventilátory s elektronickou regulací (EC).

Celkem bylo instalováno 165 vysoce účinných ventilátorů s elektronikou (EC), převážně dvou modelů: A3E-3A630-Y8-58 a A3E-3A560-Y8-56.

Ventilátory Seemtek Achelous řady EC

Proč fanoušci EC?

- Ventilátory EC mají vestavěné synchronní motory s permanentními magnety.
Ve srovnání s tradičními střídavými asynchronními motory eliminují ztráty rotoru a udržují si vysokou účinnost i při částečném zatížení – což je běžný provozní stav komerčních systémů HVAC. Data ukazují, že EC motory mohou dosáhnout účinnosti přes 90 %.

- Tradiční vzduchotechnické jednotky (AHU) často pracují s pevnými otáčkami, což vede k významnému plýtvání energií.
Ventilátory EC podporují komunikaci 0–10 V nebo RS485/MODBUS, což umožňuje plynulé nastavení otáček na základě obsazenosti a kolísání teploty.

- Díky kompaktní konstrukci a přímému pohonu eliminují ventilátory EC potřebu řemenů.
Pro údržbářské týmy to znamená, že již není nutné vyměňovat řemeny ani čistit prach z řemenů, což výrazně snižuje běžnou údržbu vzduchotechnické jednotky.

Během fáze návrhu se tým držel zásady správného dimenzování. Využitím flexibility instalace pole ventilátorů s elektronikou (ventilátorová stěna) zajistili splnění maximálních požadavků na průtok vzduchu a zároveň optimalizovali spotřebu energie a náklady.

4. Nerušivá modernizace

Provedení rozsáhlé výměny vzduchotechnické jednotky v fungujícím obchodním centru představovalo logistické výzvy. Kompaktní rozměry a nízká hmotnost nových ventilátorů s elektronikou se ukázaly jako cenné v omezených technických místnostech. Aby se zabránilo narušení provozu obchodního centra, projektový tým před dodáním zařízení dodržel standardizovaný postup:

- Inspekce základů

- Umístění ventilátoru

- Zajištění a připojení

- Elektrické rozvody

Nástěnný ventilátor Seemtek EC

Díky modulární konstrukci ventilátorů EC se výrazně snížila složitost instalace. To, co dříve trvalo několik dní u jedné modernizace vzduchotechnické jednotky, se zkrátilo na pouhých 6 hodin (demontáž starých ventilátorů + instalace nových).

Instalace hardwaru byla pouze prvním krokem. Skutečná inteligence systému spočívá v jeho řídicí jednotce.

Rozhraní pro ladění ovladače

Po instalaci integroval technický tým ventilátory EC do systému řízení budovy (BMS). Díky jemnému doladění s řídicí jednotkou se vzduchotechnické jednotky vyvinuly z jednoduchého dodávání fixního průtoku vzduchu k dosažení inteligentního provozu:

- Nastavení proudění vzduchu pro eliminaci nerovnoměrného chlazení nebo ohřevu

- Automatická regulace otáček ventilátoru na základě teploty vratného vzduchu, čímž se eliminuje podchlazení nebo přehřátí

5. Dosažení míry úspor energie 64.25 %

Odečty elektroměrů před a po modernizaci potvrzují výsledky.

Níže uvedená tabulka porovnává data z AHU-1 za 10denní období před a po modernizaci:

Data jasně ukazují dramatický pokles spotřeby energie u této vzduchotechnické jednotky spolu s výrazným snížením jalového výkonu.

Na základě výpočtů dosáhla tato jediná vzduchotechnická jednotka úspory energie ve výši 64.25 %.

Za zmínku stojí, že se nejedná o horní limit, protože systém během tohoto měřeného období pracoval na maximální výkon. Po přidání regulačních režimů, jako je konstantní teplota, konstantní průtok vzduchu a konstantní tlak – a po přechodu na regulaci na základě teploty 23. listopadu – klesla spotřeba energie o dalších 67 %.

6. Ekonomický případ

Protože ventilátory pracovaly s pevnou rychlostí, běžely na plný výkon (27.57 kW) po celý rok bez ohledu na roční období nebo zatížení. Roční náklady na elektřinu byly fixní a vysoké:

Roční náklady na elektřinu = 27.57 kW × 13.5 hodin/den × 365 dní × 0.77 juanů/kWh ≈104 600 juanů

Díky vysoce účinným ventilátorům EC a inteligentnímu řízení klimatizační jednotka automaticky upravuje otáčky ventilátoru na základě teploty vratného vzduchu, čímž výrazně snižuje provozní spotřebu. Roční provoz byl pro odhad rozdělen do tří období:

● Celkové roční náklady na elektřinu po modernizaci = 7 370 + 12 898 + 9 827 ≈ 30 100 juanů

● Roční úspora na jednu vzduchotechnickou jednotku** = 104 600 – 30 100 = 74 500 juanů

● Celková odhadovaná roční úspora pro 46 vzduchotechnických jednotek: 46 × 74 500 ≈ 3.43 milionu juanů

Vzhledem k tomu, že strategie snižování uhlíkové stopy nabývají na obrátkách, očekává se, že modernizace vzduchotechnických jednotek zaměřená na technologii EC ventilátorů se stane hlavní volbou pro energetické modernizace komerčních budov.