بهینه سازی تهویه مطبوع با استفاده از سیستم های کنترلی تدریجی و روشن/خاموش

در سیستم های سرمایشی و گرمایشی ساختمان های مدرن برای ایجاد دمای آسایش و مطلوب فضا از دستگاه هایی مانند فن کویل استفاده می کنند.

نسبت قدرت خروجی این دستگاه ها و جریان مصرفی در سیستم های تهویه مطبوع بصورت خطی نمی باشد.

80% نیاز سرمایش و گرمایش در بازه ای پایین تر از 60% کارکرد کویل ها تامین می شود. در واقع کویل ها با میزان جریان عبوری 50% ظرفیت خود پاسخگوی نیاز بهره برداران می باشند.

اهمیت بهینه سازی سیستم تهویه مطبوع

بهینه سازی سیستم تهویه ای که با جریان آب کار می کند، منجر به کاهش مصرف انرژی ، افزایش میزان کنترل و در نهایت دمای مطلوب را در ساختمان تضمین می کند.

بهینه سازی سیستم می تواند بهترین راه برای کم کردن هزینه ها باشد که نتایج قابل توجه آن به سرعت قابل مشاهده است.

انتخاب نوع سیستم کنترل و ارزیابی راه حل ها

نوع سیستم کنترل و ارزیابی راهکارهای مختلف به صورت مستقیم بر روی دمای دقیق کنترلی، جریان سراسری و کارکرد پمپ تاثیر گذار می باشد.

انتخاب نوع کنترل، شیرهای دو راهه یا سه راهه و کنترل قطعی/ وصلی یا تدریجی به صورت مستقیم بر روی دمای آب برگشتی از منابع اصلی (چیلر، بویلر و … ) تاثیر گذار می باشد.

شیرهای سه راهه به علت داشتن مسیر برگشت آب از دستگاه مصرف کننده (فن کویل و …) آب را بطور کامل به منبع اصلی بر نمی گردانند که این امر تاثیر منفی بر بهره وری کلی انرژی دارد.

بطور کلی توصیه می گردد از شیرهای دو راهه و جریان متغییر استفاده شود زیرا در این سیستم ها سرعت پمپ ها بصورت الکترونیکی کنترل می شود و متغیر است و همچنین نسبت جریان سیستم بطور پیوسته نسبت به درخواست دمایی تغییر می کند. وقتی دمای محیط به دمای دلخواه رسید شیر دو راهه جریان را قطع می کند و یا کاهش می دهد (با توجه به نوع محرک) و متعاقباً مصرف انرژی کاهش می یابد.

سیستم کنترلی روشن / خاموش (ON/OFF)

در این نوع سیستم شیر به یک محرک ON/OFF متصل شده که قادر به عبور دادن حداکثر جریان و بستن کامل جریان می باشد.

لازم است اختلاف دما بین نقطه روشن/خاموش با توجه به دمای دلخواه تنظیم شود.

وقتی فرمان روشن به سیستم داده می شود دمای محیط بالا می رود (در سرمایش پایین می آید) تا وقتی که به دمای دلخواه برسد و سپس فرمان قطع فرستاده و شیر بسته می شود تا زمانیکه دمای محیط به پایین تر (در سرمایش بالاتر) از دمای دلخواه برسد.

در این سیستم ممکن است دمای محیط حتی زمانی که شیر کاملا بسته است افزایش یابد زیرا حجم زیادی از آب داخل دستگاه تهویه می باشد (مثلا رادیاتورها) و دما را به محیط انتقال می دهند.

کنترل روشن/خاموش (ON/OFF) باعث می شود دما مدام در حال تغییر باشد که این تغییرات ممکن است با کمتر کردن اختلاف دمای محیط و دمای دلخواه کمتر شود ولی باعث افزایش تعداد سوییچ کردن های محرک می شود که این امر باعث استهلاک بیشتر محرک و کوتاه تر شده عمر آن می گردد.

انتقال حداکثر جریان به دستگاه ها (فن کویل، رادیاتور و … ) بر دمای برگشتی آنها تاثیر می گذارد زیرا آبی که با سرعت از کویل دستگاه ها عبور می کند اجازه تبادل حداکثری دما از کویل به هوای محیط را نمی دهد.

معایب سیستم های کنترلی روشن/خاموش (ON/OFF)

• نوسانات زیاد دما
• انتقال حداکثری جریان در سیستم همراه حداکثر هزینه پمپاژ جریان
• تاثیر منفی روی دمای برگشت
• حداکثر تلفات انرژی در لوله های برگشتی
• کمترین صرفه جویی انرژی در منابع انرژی (بویلر، چیلر و …)

سیستم کنترلی تدریجی (Modulating)

این سیستم کنترلی نیاز به سیگنال تناسبی که از ترموستات (کنترلر دمای محیطی) یا BMS می آید، یک شیر دقیق و یک محرک تناسبی که با توجه به اختلاف دمای محیط و دمای دلخواه بتواند بصورت تدریجی باز و بسته شود دارد.

سیگنال تناسبی معمولاً به صورت ولتاژ 0-10v یا 2-10v یا جریان 0-20mA یا 4-20mA است. (بصورت معکوس نیز می تواند باشد)

سیستم کنترلی یک فرمان متغییر بین 0% تا 100% تولید می کند که برای ثابت نگه داشتن دمای محیط، این فرمان به محرک می رسد و محرک متناسب با سیگنال درخواستی دریافتی باز/ بسته شده و منجر به عبور جریان مورد نیاز به صورت تدریجی در شیر می گردد.

مزایای سیستم های کنترلی تدریجی (Modulating)

• ثبات دما
• انتقال حداقلی جریان در سیستم همراه حداقل هزینه پمپاژ جریان
• بهینه سازی دمای برگشت
• حداقل تلفات انرژی در لوله های برگشتی
• بیشترین صرفه جویی انرژی در منابع انرژی (بویلر، چیلر و …)