Et kvantespring inden for energieffektivitetHVAC-markedet er under hastig udvikling. Inverterteknologi er den mest energieffektive teknologi og revolutionerer nu den måde, som airconditionanlæg designes og bygges på, så de kan imødekomme behovene for klimastyring verden over. Den første til at tage teknologien med variabel hastighed til sig får en konkurrencemæssig fordel.
Markedsbehov: Undgå systemoverstørrelse, sænk elregningen og tilstrømningen under indkobling, opnå bedre komfort og forbedret proces er nogle af de vigtigste drivkræfter bag variabel kapacitet.
Modulerende teknologier: Der er flere måder at regulere kølekapaciteten på i køle-, aircondition- og opvarmningsanlæg.
Bypassmetode
Driftsprincip: Inverterkompressorer kører ved forskellige hastigheder, hvilket genererer et moduleret kølemiddelolieflow og køleeffekt.
Video "Inverterkompressorer til HVAC"
Fordele: Bedre kvalitet af strømforsyningen, systemdiagnostik, fugtighedsstyring, energibesparelser, præcis temperaturkontrol, mindre støj, processikkerhed og større komfort.
Udfordringer: Valg af kompressor og omformer samt designfærdighederne er afgørende for systemets overordnede pålidelighed og effektivitet.
Bedre kvalitet af strømforsyningen, systemdiagnostik, fugtighedsstyring, energibesparelser, præcis temperaturkontrol, mindre støj, processikkerhed og større komfort.
Inverterkompressorteknologi giver nye muligheder for airconditionanlæg, først og fremmest i form af reduceret energiforbrug og lavere driftsomkostninger.
Derudover forbedrer teknologien effektfaktoren og fører til en forbedret forsyningskvalitet såvel som bedre systemdiagnostik og åbne kommunikationsprotokoller, som afhjælper servicearbejdet.
Kontinuerlig tilpasning til kølebehovene medfører større energibesparelser og præcis temperaturkontrol.
Kompressoren tilpasser strømtilslutningen til kølekapaciteten. Enheden modstår effektivt ændringer i temperaturen og kører ved delbelastning, hvilket kan repræsentere en energibesparelse på over 30 % hvert år sammenlignet med en kompressor med fast hastighed eller en moduleret kompressor. Den stabile temperaturkontrol sikrer processerne på optimal vis og yder større komfort. Alt i alt betyder dette energieffektivitet i bygninger.
Kapacitetsmoduleringen svækker spidseffektbehov, hvilket også medvirker til at øge nettets driftsikkerhed og elforsyningens kvalitet.
Softstartstyringen fører til nærmest nul tilstrømning under indkobling og forbedrer EER:
Yderligere fordele ved inverterkompressorer er:
Dette er endnu en fordel til gavn for producenter, rådgivende ingeniører og slutbrugere med hensyn til:
Figur 1
Energiforbruget i kølesystemer med forskellige kompressorkonfigurationer. Gennemsnitligt effektindeks baseret på simuleringer for 10-30TR-kompressorer anvendt i applikationer med lavt trykforhold (roof tops). Indeks 100 = Danfoss' inverterscrolls VZH energiforbrug.
Figur 2
Typisk belastningsprofil i en bygning.Kun nogle få procent af aktiviteterne i en bygning kører ved fuld belastning. HVAC-systemer er designet til spidsbelastningsforhold (højre side af diagrammet). Disse betingelser er ikke de betingelser, hvorved udstyret er i drift det meste af tiden. Dette diagram repræsenterer typiske årlige klimadata og kørselstimer (% af år) for hver tilstand.
Kilde: Danfoss' HVAC-værktøj
Valg af kompressor og omformer samt designfærdighederne er afgørende for systemets overordnede pålidelighed og effektivitet.
Inverteromformerens betydning: Kompressoren og omformeren skal være godkendt til at arbejde sammen og til dedikerede applikationer. Omformeren modulerer kompressorens hastighed og forhindrer, at den fungerer uden for kompressorens driftsgrænser. Inverterens frekvensomformere skal bruge algoritmer, der er udviklet specifikt til opvarmning, ventilation og airconditioning (HVAC) eller til køling. De sikrer, at systemet fungerer inden for applikationens grænser. Omformeren kan også styre andre enheder såsom olieindsprøjtningsventiler eller supplerende kompressorer. Idet kompressorens rotationshastighed ændres, øges eller mindskes kølemiddelmængden – og olie – der strømmer gennem kompressoren. Omformeren sørger for, at kompressoren er optimalt smurt ved alle kompressorhastigheder.
OEM-producenters kompetencer ved integration af invertersystem: Ikke alle OEM'er er klar til at tage inverterteknologi til sig af følgende grunde:
Misforståelser om teknologi med variabel hastighed
Inverterteknologi reagerer for langsomt på belastningsændringer: Visse inverterscrolls hastighedsområde for nedadgående/opadgående kørsel er mellem <0,1 s og 3.600 s > En inverter ved fuld belastning taber 5-10 %. Ved fuld hastighed kan inverteren miste 3 % i effektivitet. Idet fuld belastning ikke forekommer ofte, er tabet minimalt i det generelle enhedsforbrug.
Oliecirkulationen øges ved højhastighedsdrift: Oliecirkulationshastigheden, der styres elektronisk af visse inverterscrolls, kan være mindre end 3 % ved fuld hastighed. Oliestyring er mere kompleks med inverterkompressorsystemer. Nogle inverterscrolls styrer oliecirkulationen ved både lav og høj hastighed, hvilket kræver minimal designtilpasning.
Invertere kan ikke anvendes, når EMC (elektromagnetisk kompatibilitet) er et problem: Nogle invertere tilbyder EMC-filtrering på to niveauer, som opfylder de strengeste europæiske standarder for elektromagnetisk interferens.
Undgå systemoverstørrelse, sænk elregningen og tilstrømningen under indkobling, opnå bedre komfort og forbedret proces er nogle af de vigtigste drivkræfter bag variabel kapacitet.
Mange køle- og airconditionanlæg kræver driftsikre processer, som er mere effektive, kompakte, miljøvenlige samt lette at installere og vedligeholde. Kølebehovene varierer kraftigt i løbet af dagen og i årets løb pga. de omgivende betingelser, belastning og forbrug, belysning osv.
Tre forskellige markedstendenser samles om at skabe nye muligheder for effektive, bæredygtige løsninger:
Energieffektivitet er ikke længere en mulighed. Energilovgivningerne bliver stadigt strammere. Der udarbejdes energiforskrifter og -standarder for bygninger overalt i verden, og tiltag til energiforbedringer får mere opmærksomhed. Et andet globalt problem er energisikkerheden. Hvordan sikrer vi, at vi ikke kommer til at mangle energi i fremtiden?
HVAC og kølesystemer er normalt designet til at klare spidsbelastninger, hvilket kun er en lille procentdel af den reelle drift. Overstørrelse af denne type fører til effektivitetstab og øgede omkostninger knyttet til overdimensioneret udstyr. Energieffektiv kapacitetsmodulering bruges til at tilpasse kølekapaciteten til kølebehovet og derved tilpasse disse anvendelseskrav.
Der er flere måder at regulere kølekapaciteten på i køle-, aircondition- og opvarmningsanlæg. De mest kendte, der almindeligvis anvendes til airconditioning, er: on/off-cyklus, varmgasbypass, manifoldkonfigurationer af flere kompressorer, mekanisk modulering (også kaldet digital) og inverterteknologi. De har alle fordele og ulemper.
Airconditioning står får ca. 20 % af det samlede årlige elforbrug i et land som USA. Introduktionen af frekvensomformerteknologi i aircondition- og varmepumpesystemer giver mulighed for at opnå betydelige energibesparelser takket være den effektive delbelastning, som også hjælper med at forbedre elnettets strømkvalitet.
Effektfaktoren er et vigtigt mål for, hvor hårdt kraftværket skal arbejde for at levere elektricitet.
Det kan påvirke kvaliteten af strømforsyningen direkte, hvis installationernes effektfaktor øges. For elselskaberne betyder det et mindre tab og forbedret driftssikkerhed af forsyningen. For bygnings- og boligejere betyder det mere effektivt udstyr med mulighed for stats- og eller føderale støtteordninger eller støtteordninger fra lokale offentlige værker.
Effektfaktoren er kombinationen af forskydningsstrømfaktoren (forskydning af aktiv og reaktiv strøm) og forvrængningsstrømfaktoren (forvrængning af strømmen pga. harmoniske svingninger).
En effektfaktor tæt på 1 betyder:
Brugen af frekvensomformere giver mulighed for en betydelig forbedring i effektfaktoren, da forskydningsstrømfaktoren er tæt på 1. Forvrængningseffektfaktoren påvirker imidlertid transformere, kabler, sikringer og maksimalafbrydere negativt pga. harmoniske svingninger.
Danfoss' inverterteknologi har en lav forvrængning og høj effektfaktor (0,98) takket være korrektionen fra en DC-choker, mens andre frekvensomformere eller mekanisk modulerede systemer kan have en effektfaktor så lav som 0,60.
Andre fordele ved prækvalificeret omformerkorrektion i Danfoss' inverterløsninger:
En inverterkompressor er designet til at fungere med en frekvensomformer, som trinvist justerer kompressormotorens hastighed, så den nødvendige køling leveres.
Det kan enten være scroll-, rotations- eller stempelkompressorer, semihermetiske eller åbne kompressorer, herunder skrue-, centrifugal- og aksialkompressorer. Denne type kompressor bruger en særlig omformer til at regulere kompressormotorhastigheden (målt i omdrejninger pr. sekund (o/sek.). Inverterkompressorer kan fungere ved forskellige hastigheder: Inverterkompressoren er specifikt designet til at køre ved forskellige motorhastigheder for at genere et moduleret kølemiddelolieflow og køleeffekt.
Den variable frekvensomformer angiver kølekravet til kompressormotoren. Motoren tilpasser kontinuerligt hastigheden for at yde en større eller mindre kølekapacitet for at opfylde det nøjagtige kølebehov. Kombinationen af de to enheder – kompressor og omformer – leverer en kontinuerlig køleregulering. Metoden med variabel hastighed kræver en meget robust kompressor ved kørsel med fuld hastighed og et specielt kompressorsmøringssystem til systemer, der anvender olie. En fremragende oliestyring er en kritisk forudsætning for at sikre kompressorens levetid. Oliestyringssystemet garanterer god smøring af scrollfunktionen ved lav hastighed og modvirker, at en for stor mængde olie sprøjtes ind i kredsløbet ved højhastighedsdrift for at opretholde en perfekt oliecirkulationshastighed.
Når du bruger Danfoss' inverterkompressorløsninger, kan du opnå betydelige energibesparelser sammenlignet med traditionelle on/off-kompressorer eller mekanisk modulerede teknologier.
Afspil video
Med Danfoss' stempelinverterkompressorer undgår du overdimensionerede og korte alterneringssystemer. Kompressoren tilpasser sig automatisk til den aktuelle belastning. Ved at kombinere en effektiv Danfoss Maneurop® stempelkompressor med en omformer fra Danfoss, har vi skabt en innovativ og intelligent pakke, der benytter variabel hastighedsteknologi. Det sikrer en høj effektivitet i hele driftsområdet til præcisionskøling.
Danfoss' inverterscrollkompressor VZH er effektiv og driftssikker. Mulighed for energibesparelser på 30 % i bl.a. roof tops, chillere og præcise regulatorer.
Danfoss Turbocor® TG modellerne af oliefrie kompressorer fås i fire forskellige modeller fra 40 ton til 150 ton/140 kW til 540 kW ved anvendelse af kølemidlet med ultralavt GWP, HFO1234ze.
Danfoss Turbocor® TT modellen af oliefrie kompressorer fås i fire forskellige modeller fra 60 ton til 200 ton/200 kW til 700 kW ved anvendelse af R134a eller det ikke-brændbare kølemiddel med lavt GWP, R513A.
Danfoss Turbocor® VTT modellen af oliefrie kompressorer fås med en kapacitet på op til 400 tons/1.430 kW ved anvendelse af R134a. Denne kompressor er udviklet til vandapplikationer og fordamperafkølede chillerapplikationer.
Energiforbrug er en afgørende drivkraft for bygningsejere, når det drejer sig om chillere. Afhængigt af bygningens størrelse, type og anvendelse, såvel som det omgivende klima, har du brug for forskellige muligheder til dine chiller-designs, så du kan levere den bedste værdi til dine kunder, og så du skiller dig ud på markedet.
Hos Danfoss har vi alle køleløsninger og al den nødvendige erfaring og knowhow, det kræver at være en kompetent og pålidelig partner i den globale lufttørrer industri.
Den vigtigste komponent i HVAC-systemet – chilleren – afkøler vandet eller brinen, der bruges til at afkøle og affugte luften i bygninger eller industrielle processer. Det er en fabriksfremstillet enhed, der afkøler vandet eller brinen ved hjælp af en fordamper, og som har en intern kondensator eller fjernkondensator med egnede regulatorer.
Afkøling af IT-udstyr i datacentre er en stigende udfordring for operatører og konstruktionsingeniører. Effektstyring er en stor udfordring med energiforbrug og varmebelastninger, der stiger trinvist med antallet af servere. Det er altafgørende at imødekomme disse udfordringer for at sikre dataenes sikkerhed og tilgængelighed.
I mange industrielle processer genererer maskinerne eller processerne varme, som skal køles ned med henblik på at beskytte udstyret og/eller for at sikre, at de producerede produkter har den rette kvalitet. Proceskøleenheden bruges til at køle, udtrække fugtighed eller regulere temperaturen i produktionsprocessen.
Velkommen til Danfoss' online undervisningsportal! Igennem denne undervisningsportal forstærker Danfoss sin støtte til alle HVAC-R-fagfolk og studerende. Tilmeld dig i dag, så du får en fantastisk mulighed for at maksimere dine kundskaber og din fortjeneste!
Hvad får du ud af det?
Du skal bare følge disse hurtige trin for at komme i gang:
I den nordfynske virksomhed Bogense Plast, der producerer plastkomponenter til alt fra maskindele til kendte designerprodukter, er energibesparelser og miljørigtige løsninger højt på agendaen.
Coolselector®2 er en grundlæggende, vigtig software for ingeniører, teknikere, konsulenter og systemdesignere, som arbejder i køle- og air conditioning-branchen. Ved hjælp af Coolselector®2 kan du nemt optimere energiforbruget og øge effektiviteten i dit HVACR-system – du kører bare beregningerne på baggrund af dine driftsbetingelser, og derefter vælger du den bedste komponentopsætning til dit design.
Hvis du ønsker yderligere oplysninger, er du velkommen til at kontakte os.