Endring er i luften for møbelbutikk: Rehabilitering med FanGrid

Å erstatte gamle ventilasjonsanlegg er tidkrevende og kostbart. Oppgraderingsprosjektet ved en stor møbelbutikk viser at det finnes en bedre løsning: EC-vifter i form av FanGrid og behovsbasert kontroll.

To luftbehandlingsenheter (AHU- air handling unit) forsyner en stor møbelbutikk, inkludert et lager, med frisk, avkjølt luft. Til dette ble det brukt remdrevne AC-vifter (fig. 1). Kontrollkonseptet implementert på stedet gjorde at en av de to AHU-ene alltid var i drift med full last i seks måneder, mens den andre AHU-en var ute av drift samtidig. Etter seks måneder tok den andre AHU-en over tilførselen av frisk luft igjen. Siden AC-viftene kun kunne gå på én hastighet, ble mye energi bortkastet, fremfor alt når det var få mennesker i møbelbutikken, da det ble tilført mer frisk luft enn nødvendig.

Det var bare én løsning som kunne implementeres både økonomisk og innenfor nødvendig tid for disse problemene. Dette var å utstyre AHU-ene med nye, effektive vifter og optimalisere kontrollsystemet i tråd med kravene. Jon Davies ble tildelt ettermonteringen med selskapet sitt Qey Energy Solutions. I dette prosjektet har de samarbeidet med Johnson Controls for å utvikle et passende kontrollkonsept.

En komplett løsning for AHU-ene

Det er generelt to utfordringer for rehabilitering: tid og rom. Slik var det også i dette prosjektet. Qey beregnet fire dager for konvertering av en AHU. Hvis den andre enheten sviktet i løpet av denne tiden, ville det ikke være mer frisklufttilførsel til møbelbutikken. Dette tidspresset gjorde at de nye viftene måtte installeres raskt og greit. Den nye løsningen måtte dermed installeres i AHU så den sparte plass og var så klar på forhånd som den kunne bli.

Dette er grunnen til at "MatrixAir+ EC" viftepakken fra Qey ble brukt. Denne komplette løsningen består av fire produkter: EC-vifter, viftekoblingsbokser, vifteskott og kontrollpaneler. For den første komponenten ble EC sentrifugalvifter fra RadiPac-serien fra ebm-papst (fig. 2) valgt, da deres kompakte design og installasjonsklare plug-&-play design gjør dem enkle å installere. Totalt 26 RadiPacs ble installert som FanGrids i AHU-inntaks- og eksosseksjonene.

Fig. 2: RadiPac-serien EC sentrifugalvifter fra ebm-papst ble valgt. (Foto: ebm-papst)

Fig. 1: Den gamle, reimdrevne viften var mye vanskeligere å fjerne fra AHU på grunn av størrelsen og vekten. Installasjon av den nye løsningen måtte derfor gjennomføres enda raskere. (Foto: ebm-papst)

FanGrid sikrer driftssikkerhet

Et FanGrid består av flere små vifter plassert ved siden av eller over hverandre og som drives parallelt (fig. 3). Den redundante designen øker påliteligheten til hele systemet og sikrer driftssikkerhet. Hvis en vifte svikter, kompenserer de andre EC-viftene for manglende luftmengde. Selv om en hel AHU svikter, er den gjenværende AHU fortsatt i stand til uavhengig å oppfylle de fullstendige friskluftkravene.

Dette gir den nødvendige påliteligheten, spesielt i store anlegg og spesielt varme regioner. I tillegg er det ikke lenger nødvendig å drive en AHU konstant med full last mens den andre fungerer som en reserve. Gjeldende friskluftbehov er jevnt fordelt på begge aggregatene (fig. 4).

Viftene drives med dellast, noe som har en positiv effekt på levetiden. En annen fordel med denne typen oppsett er at strømmen gjennom oppstrøms- og nedstrømskomponenter, som filtre eller varmevekslere, er mer jevn. Dette resulterer i mer effektiv filtrering av luften, samt bedre varmeoverføringsytelse, og dermed en reduksjon i driftskostnadene. Flere små vifter kan også kreve mindre plass og er lettere enn én stor vifte, noe som gjør utskifting enklere.

Fig. 3: I hver boks er det en EC sentrifugalvifte fra RadiPac-serien som sammen danner FanGrid. Denne utformingen sikrer spesielt høy driftssikkerhet. (Foto: ebm-papst)

EC-motor sparer energi

Hovedmålet med ettermonteringen var å spare energi. Dette kan oppnås gjennom to gjensidig fordelaktige tiltak: utskifting av vifter og omarbeiding av kontrollsystemet. De involverte i prosjektet bestemte seg for begge deler for å utnytte størst mulig energisparepotensial. Betydelige besparelser er allerede mulig takket være den høye effektiviteten til GreenTech EC-motorer på over 90 % alene.

Fig. 4: Gjeldende friskluftbehov er fordelt jevnt over begge AHUene, noe som forbedrer levetiden deres. (Foto: ebm-papst)

De er også trinnløst justerbare, noe som sikrer behovsbasert drift – så mellom 0 og hundre prosent i stedet for bare på og av som tilfellet er med AC-vifter. Dette resulterer i et betydelig innsparingspotensial, ettersom strømforbruket øker eller faller i takt med hastigheten til tre (P~n³). Dette betyr at dersom hastigheten reduseres til det halve sammenlignet med nominell hastighet, reduseres det nødvendige strømforbruket med en faktor 8 og er derfor kun 12,5 % av nominell effekt.

Men hvis halvparten av antallet AC-vifter er slått av og den andre halvparten fortsatt går med full belastning, kan kun 50 % av strømforbruket spares. Reduksjonen i hastighet fører også til betydelige fordeler når det gjelder støyutslipp. Takket være det brede, optimale effektivitetsområdet til sentrifugalvifter, fungerer de med så lite strømforbruk som mulig på omtrent alle driftspunkter.

Etterspørselsbasert kontroll

Etter å ha skiftet viftene gikk de over på kontrollsystemet (fig. 5). Møbelbutikkens ventilasjonssystem hadde allerede et bygningsstyringssystem, men målet var å utvikle en tidsbasert strategi. For dette formålet ble beleggsdata evaluert, antall besøkende (som varierer i løpet av dagen) beregnet, og de tilhørende luftstrømkravene bestemt avhengig av tidspunktet.

Fig. 5: I tillegg til å bytte ut viftene, spiller også et moderne, behovsbasert styringssystem en stor rolle for å spare energi. (Foto: ebm-papst)

Disse dataene ble deretter brukt til å programmere "Planlagt modus", der en kontroller spesifiserer viftehastigheten til bestemte tider basert på en intern tidsplan. Begge AHU-kontrollene fungerer parallelt for alltid å transportere 50 % av den nødvendige luftstrømmen avhengig av tid. En forutsetning for styringssystemet var også at viftene kunne kommunisere med bygningsstyringssystemet. Takket være den integrerte kontrollelektronikken til RadiPac EC-viftene med RS485/MODBUS RTU-grensesnitt, var dette ikke noe problem.

Hva er teknologien: Hvordan vil en ettermontering øke effektiviteten og holdbarheten til ventilasjonsenheten din?

Kommunikasjon med bygningsstyringssystemet var spesielt viktig for å dokumentere driftsdata. For det første gjør dette det mulig å kontrollere de faktiske besparelsene, og for det andre kan styresystemet optimaliseres. Hvis du vurderer data, har du større pålitelighet da problemer kan identifiseres raskt og negative konsekvenser kan forebygges på et tidlig tidspunkt.

En differansetrykkmåling er enkel med RadiPac, da den har en trykkkran for tilkobling av en differansetrykktransmitter. Dette gjør det mulig å trekke konklusjoner om den transporterte luftstrømmen, og denne kan overvåkes sammen med mange andre viktige viftedriftsdata. Dette gjør det også mulig å bestemme besparelsene som følger av ettermonteringen. I dette tilfellet er det imponerende 79 %. Qey-prosjektteamet forventer også en avkastning på investeringen på bare 3 år.

De 5 vanligste spørsmålene om rehabilitering/oppgradering av ventilasjonsanlegg

• 1. Når er det verdt å "ettermontere"?

  Hvis et ventilasjonsanlegg er 10, 15 år eller eldre, er en oppgradering fornuftig i mange tilfeller. Bytte til nye EC-vifter sparer en betydelig mengde energi. Andre fordeler inkluderer holdbarhet, plassbesparelse og driftssikkerhet.

• 2. Hvordan går jeg frem?

  Ettermonteringseksperter gir støtte ved registrering av ytelsesdata, utarbeider mulige konsepter og kan gi en grov oversikt over kostnader. De ser på formålet med systemet og på hvilket tidspunkt det skal drives optimalt.

• 3. Hvordan fungerer en ettermontering?

  Det første trinnet er en nåværende måling av gjeldende status. Da er det på tide å velge riktig vifte. I denne prosessen må hele systemet, miljøfaktorer (høyde, temperatur osv.), muligheter for elektrisk integrasjon, og nettforsyning tas i betraktning. Ved montering må det tas hensyn til tetningene i ventilasjonsrommet. Den nye tilstanden måles deretter på slutten.

• 4. Hvilken tilbakebetalingstid kan jeg forvente?

  Dette kan ikke besvares på generelt grunnlag, da de lokale energikostnadene er en vesentlig faktor. Men selv med de lave energikostnadene i De forente arabiske emirater (sammenlignet med for eksempel situasjonen i Tyskland), var det mulig å oppnå en kort tilbakebetalingstid på bare 3 år på grunn av de store besparelsene som ble oppnådd.

• 5. Hvordan kommer disse besparelsene?

  Takket være EC-teknologien, optimalisert aerodynamikk og behovsbasert hastighetskontroll.