pixel

Енергийна ефективност … с помощта на по-добър контрол на качеството на въздуха във вентилационни и климатични системи

г-н Ханес Лютц, Мениджър продукти, CentraLine c/o Honeywell GmbH

Често се говори за контрол на качеството на въздуха, но много рядко той се прилага действително на практика. При това той допринася много за намаляване на експлоатационните разходи на вентилационните и климатични системи. Въпреки че още от 1916 насам се правят предложения за контрол на CO2, технологиите досега са били твърде скъпи за достигане на поставените цели, а цените на енергията твърде ниски, поради което развитието в тази насока е било незначително. Днес обаче високите цени на енергията правят контрола на CO2 реална потребност, а модерните технологии дават възможност това да стане едно наистина просто приложение. Това решение може да бъде приложено както за нови, така и за вече съществуващи инсталации. Директивата на ЕС за общата енергийна ефективност на сгради (EPBD) и други нови норми подкрепят приложението на тези системи благодарение на техния огромен потенциал за спестяване на енергия.

Разходите за захранване с пресен въздух в сградите са много високи поради високото енергийното съдържание на отработения въздух и енергията необходима за транспортиране на въздуха.

Контролът на CO2 далеч не е нова тема. Още в началото на 20 век американските инженери са били наясно с големия потенциал за спестяване.

Според “Наръчник за инженери от 1916 г.”: „Измерването на CO2 би трябвало да се използва за да се да се контролира смяната на въздуха и разпределението му в помещението. Концентрацията на CO2 НЕ трябва да надвишава 8 до 10 части на 10.000.“

“Стари” норми и новата EN 13779

По правило нормите се намесват в развитието на вентилационните системи. Специално делът на пресния въздух е критерий, който оказва влияние върху общия размер на системата. Директивата на ЕС EN1946 Част 2 и нормата от САЩ ASHRAE 62-1989 все още изчисляват количеството на  пресния въздух въз основа на площта и определен брой лица. Въз основа на EPBD новата норма на ЕС EN 13779 вече съдържа опцията, внасянето на пресен въздух и качество на въздуха да придобият смисъла на контролирана величина и отрежда на качеството на въздуха най-голямо значение за една икономично използвана климатична система.

Технология на измерване

Модерните CO2-сензори са съставени от следните компоненти:
– един инфра-червен източник, който разпръсква излъчването през патентовани направляващи диполи;
– оптичен филтър, който пропуска само необходимата дължина на вълната;
– детектор, който измерва количеството на инфра-червеното излъчване; колкото по-висок е делът на CO2 в помещението, толкова по-малко инфрачервени лъчи ще достигнат до детектора.

Модерни сензори за въглероден двуокис

Тези сензори могат да съдържат и един пропорционален регулатор или/и прост ограничителен прекъсвач, така че да бъдат приложими за директно управление при прости решения. Във всеки случай има линеен изходящ сигнал 0…10 V или 4…20 mA, който представя концентрацията на CO2 в ppm (parts per million). Според точността на сензора и изискванията този изходящ сигнал може да се мащабира за различни обхвати на измерване. По правило сензорите трябва да покриват обхвата от 0…2000 ppm CO2. Измерването се основава на абсорбционните качества на CO2. Този газ може да се филтрира селективно сред всички останали газове, така че да се постигнат много точни резултати от измерването.

Този физически ефект е изобразен на следната диаграма:

Инфрачервено абсорбиране на различни газове

Физични влияния на въглеродния двуокис

Този принцип на измерване се е доказал като много надежден, така че не е необходимо допълнително калибриране. Той предлага най-висока надеждност и точност от всички възможни принципи на измерване. Според вида на системата сензорите могат да бъдат инсталирани в съответното помещение на стената или във въздуховода за отработен въздух.

Сензори за въглероден двуокис и за качество на въздуха, като Command на CentraLinе , показват точната концентрация на въглероден двуокис и други замърсявания.

Типични области на приложение

Тази технология може да се приложи във вентилационните системи във всички видове промишлени сгради с постоянно висока или променлива заетост от хора. Особено разумно е използването й в офиси, училища, конферентни центрове, театри, супермаркети, центрове за разкрасяване, фитнес, и в кина.

Контрол

Системата за контрол на CO2 се оразмерява за съответната отоплителна, охлаждаща и вентилационна система. При нови системи вентилацията обхваща и отоплението и охлаждането поради загубите при пренасяне (без статично отопление и охлаждане), при това са валидни следните изисквания:
– За променливо подаване на пресен въздух и режим празно помещение е необходима смесителна камера.
– Подаването на пресен въздух се извършва при минимални обороти на вентилатора.
– Ако минималните обороти на вентилатора не са достатъчни за качеството на въздуха, отоплението или охлаждането, оборотите трябва да се повишат.
– В сгради с едно голямо помещение като кина, театрални зали и супермаркети сензорът трябва да се намира в канала за отработен въздух.
– Други сгради би трябвало да разполагат с индивидуални контроли за отделните помещения.

Съществуват множество системи. Така, че се препоръчва да се избере най-доброто решение за съответния случай на приложение:
При малки инсталации може така или иначе да бъде приемливо вентилаторът да се включва и изключва според информациите от сензора. Сензорът трябва да бъде оборудван с ограничителен прекъсвач.
Системите със смесителна камера могат да се разширят с пропорционален регулатор на CO2 и да се избира максималния сигнал между съществуващия температурен контрол и новия контрол на качеството на въздуха. Така че това разширение е независимо от съществуващата отвеждаща система на сградата.
Системите за пресен въздух могат да се разширят само с контрол на качеството на въздуха чрез честотен преобразувател на вентилатора. В някои случаи, ако трябва да се използва честотен преобразувател, трябва да се смени електродвигателя на вентилатор (според класа на изолацията). Контролната система обхваща един сензор за CO2, един пропорционален регулатор и един усилвател на сигнала.
Смесителна камера и честотен преобразувател: Съответната функционалност може да се гарантира само чрез системата за сградна автоматизация, поради това може да бъде необходим ъпгрейд на цялата система за качество на въздуха.

Влияния върху контрола на качеството на въздуха

Как могат да се изчислят спестяванията?

Тук предлагаме два опростени примера за калкулиране:
1. Спестявания в следствие на намален въздушен поток.
Излишни разходи на енергия поради 10 000 m3/h пресен въздух в повече:
напр. през лятото = 4 месеца охлаждане при външна температура от 30 °C до 26 °C
напр. през зимата = 4 месеца отопление при външна температура от 4 °C до 22 °C
Спестена енергия за охлаждане = 7100 kWh Спестени: 2130 €
Спестена енергия за отопление = 32000 kWh Спестени: 2331 €
Общо спестени = 4461 €/година

Общо: 1 kg мазут = 0,85 €
1 kg мазут = 42000 kj
1 kWh отопл./охл. енергия = 3600 kj
1 kWh електр. енергия = 0,30 €

2. Спестявания благодарение на намалена енергия за отопление и охлаждане
Излишни разходи на енергия поради 10 000 m3/h пресен въздух в повече:
Решението: Намаляване на обемния поток на въздуха от 20.000 m3/h на 10.000 m3/h напр. 20.000 m3/h при 2000 Pa (11,1 kW) намалено на 10.000 m3/h (1,4 kW) при 2000 h/a се получава спестяване от 19400 kWh
Общо спестени = 5800 €/година

Основно:
100% ефективност на вентилаторите, 1 kWh електр. енергия = 0,30 €

Алтернативи

Сензори за качеството на въздуха на основата на окисляващи се газове, напр. миризми и въглероден окис, могат да се приложат съответно, ако CO2 не е първичната контролна променлива. Възможни области на приложение са ресторанти и съблекални в спортни съоръжения.

Допълнителни предимства

Контролът на качеството на въздуха намалява натоварванията на системата винаги под проектните нива. По този начин се намалява износването на всички компоненти и се увеличава срока на експлоатация на системата. Друг положителен страничен ефект е намаленото влияние на шума за постигане на удобна среда за живот и работа.

Обобщение

Повишаващите се енергийни разходи водят до засилване на интереса към контролни системи за CO2. Проектантите и монтажниците могат да допринесат за намаляване на разходите като използват тази утвърдена технология и прилагат CO2-сензори или съответните алтернативи. Процентното спестяване на енергия е на втора позиция. Освен това контролът на качеството на въздуха удължава продължителността на експлоатация на вентилационната система и предлага на живущите един по-висок комфорт. CentraLine партньорите на Honeywell предлагат на проектантите и потребителите максимално консултиране и подкрепа. Партньорите са експерти по въпросите за контрола на качеството на въздуха, те биват редовно информирани от CentraLine направлението на Honeywell за най-новите технологии и директиви и също изпълняват и най-високите изисквания към качеството по време на целия проект от планирането през инсталацията и пускането в експлоатация до помощ по време на работа.

Може да харесате още...