HVAC drive energy saving

Great energy saving
with ABB drives for HVAC application

Great energy saving


          การประยุกต์ใช้อุปกรณ์ความเร็วรอบมอเตอร์ในระบบปรับความเย็น HVAC ได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่องและเป็นหนึ่งในมาตราการอนุรักษ์พลังงานที่สำคัญสำหรับอาคารต่างๆ เพราะสามารถก่อให้เกิดการประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปสัดส่วนการใช้พลังงานในอาคารต่างๆ อาทิเช่น โรงแรม ศูนย์การค้า โรงพยาบาล ล้วนมีการใช้พลังงานไฟฟ้าในส่วนระบบปรับอากาศ HVAC อยู่ประมาณ 60-70% ของพลังงานที่ใช้ทั้งหมด จึงทำให้ได้รับความสำคัญในการนำมาตรการอนุรักษ์พลังงานมาใช้ในส่วนนี้อย่างจริงจัง

เราสามารถนำอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมาใช้ได้กับโหลดที่เป็นมอเตอร์ปั๊ม มอเตอร์พัดลม ในส่วนต่างๆ ของระบบ HVAC  เช่น Chilled water pump, Condenser water pump, Air handling unit, Cooling tower fan และ Chiller compressor แต่ส่วนที่นิยมนำเอาอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมาประยุกต์ใช้เป็นอันดับแรกคือ Secondary chilled pump เพราะให้ผลการคืนทุนเร็วสุดในระยะเวลาประมาณ 1 ปี และมีความยุ่งยากในการประยุกต์ใช้งานน้อย จงทำให้ผู้ลงทุนส่วนใหญ่มีความมั่งใจและกล้าตัดสินใจลงทุนอย่างไม่ยากนักในที่นี้จึงอธิบายหลักการประยุกต์ใช้อุปกรณ์ความเร็วรอบกับ Secondary chilled water pump เป็นประเด็นสำคัญ

หลักการทำงานทั่วไปของ Secondary chilled water pump

Chilled water pump จะทำหน้าที่ในการส่งจ่ายน้ำเย็นที่มีอุณหภูิมิระหว่าง 5-10 องศาเซลเซียสไปให้โหลดต่างๆ เช่น AHUs, FCUs ซึ่งภายในประกอบด้วยคอลย์เย็น (Evaporator colil) โดยมี control valves ควบคุมปริมาณน้ำเย็นผ่านคอลย์เย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิของคอลย์เย็นให้คงที่ตามที่ถูกกำหนดไว้ delta T ส่วนปริมาณน้ำเย็นที่เหลือก็จะถูกปล่อยไหลกลับไปที่ Chiller โดยวาวล์ Bypass และมีอุณหภูมิที่สูงกว่า 5-10 องศาเซลเซียส โดย Secondary chilled water pump อาจมีได้หลายตัว ซึ่งส่วนใหญ่จะมีขนาด 55-90 kW โดยจำนวนตัวในการทำงานจะต้องสอดคล้องกับจำนวน Chiller ที่ทำงานอยู่ในขณะนั้นๆ

ข้อด้อยในการทำงานของ Secondary chilled water pump แบบเดิม

     

เมื่อโหลด AHU, FCU ทำงานน้อยลง (control valeve ถูกปิดมากขึ้นเพื่อลดปริมาณน้ำเย็น) หรือถูกปิดการใช้งานบางกรณีเนื่องจากไม่มีผู้อาศัยในบางพื้นที่ ก็จะพบว่า Chilled water pump ยังคงทำงานด้วยรอบเท่าเดิมทำให้เกิด pressure เกินในระบบที่ต้องการจริง และแม้ว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าจะลดลงเนื่องจากอัตราการไฟลลดลงไปส่วนหนึ่ง แต่เนื่องจาก pressure mี่มากเกินความต้องการจริง ก็จะทำให้ระบบยังมีการสูญเสียพลังงานไปเป็นจำนวนมากเช่นกัน เราเรียกพลังงานสูญเสียนี้ว่า Head loss

โดยทั่วไปออกแบบขนาดของ Chilled water pump ผู้ออกแบบได้มีการเผื่อขนาดไ้ว้เพื่อให้แน่ใจว่า Chilles water pump มี safety ทฟพเรื 10-15% รวมถึงมีการเผื่อขนาดเพื่อให้แน่ใจว่าเพียงพอต่อ friction loss ที่จะเกิดขึ้น เนื่องจากงานติดตั้งและเดินท่อน้ำเย็นจะมี friction loss เพิ่มขึ้นตามระยะทางและความถี่ของจำนวนโค้งของท่อ อีกทั้งการเลือกขนาดของมอเตอร์ก็จะมีการเผื่อขนาดให้ใหญ่กว่าขนาดของโหลดหรือความต้องการที่แท้จริงอีกทีหนึ่ง จึงทำให้ขนาดของ pump มีขนาดใหญ่กว่าความเป็นจริงและเป็นสาเหตุให้ต้องมี valve ที่หน้า pump เพื่อปรับลดอัตราการไหลให้เหมาะสมหลังจากงานติดตั้งสำเร็จจึงทำให้เกิด head loss ในส่วนนี้ด้วย

การประยุกต์ใช้งานอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบของ Secondary chilled pump

  

จะต้องทำการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจวัด sensor โดยส่วนใหญ่นิยมใช้ differential pressure ส่วน Temp sensor จะมีใช้บ้างในบางกรณีเพราะมีความยุ่งยากกว่า เนื่องจากต้องติดตั้ง temp sensor 2 ชุดเพื่อคำนวณหาความต่างกันของอุณหภูมิน้ำเย็น การติดตั้ง differential pressure ควรติดตั้งที่โหลด (AHU, FCU) ตัวที่มีระยะทางไกลที่สุด เพื่อให้มั่นใจได้ว่าขณะที่ Chilled water pump ลดรอบในการทำงานจะสามารถจ่ายน้ำให้กับโหลดตัวสุดท้ายในทุกกรณี และด้วยวิธีนี้จะทำให้ระบบลด Head loss ได้สูงสุด เมื่อเปรียบเทียบกับการติดตั้ง differential pressure sensor mี่ต้นทาง (โหลดตัวใกล้ที่สุด) เพราะข้อดีของการติดตั้ง sensor ที่ต้นทางคือช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเท่านั้น

อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบมอเตอร์จะทำการปรับความเร็วรอบในระหว่าง 15-50Hz เพื่อรักษาระดับแรงดันให้ได้ตามเป้าหมาย minimum pressure โดยทำการเปรียบเทียบกับค่าที่วัดไ้ด้จาก differential pressure sensor กรณีที่โหลดมีการทำงานลดลง เ่ช่น control valve ปิดมากขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิภายนอกอาคารมีระดับต่ำลงในช่วงกลางคืนหรือในช่วงฤดูหนาว จำนวนคนหรืออุปกรณ์ในการสร้างความร้อนลดลง หรือพื้นที่บางส่วนถูกปิดการใช้งาน ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ตัวอุปกรณ์ปรับความเร็วรอบก็จะลดรอบการทำงานของ Chilles water pump ลง และในกรณีที่โหลดมีการทำงานมากขึ้นในทางกลับกัน เช่น ระดับอุณภูมิภายนอกอาคารสูงขึ้นหรือเป็นฤดูร้อน หรือมีผู้พักอาศัยมากขึ้น มีพื้นที่เปิดใช้งานมากขึ้น อุปกรณ์ปรับความเร็วรอบก็จะเพิ่มรอบการทำงานมากขึ้น ดังนั้นระบบจะมีการปรับเปลื่ยนการใช้พลังงานเพื่อให้สอดคล้องกับโหลดที่เกิดขึ้นจริงอยู่ตลอดเวลาเราจึงเรียกระบบนี้ว่า Variable flow chilled system

acs550

จากประสบการณ์ที่ผ่านมาพบว่า Chilled water pump ขนาด 75-90 kW ถ้าประยุกต์ใช้ตัวปรับความเร็วรอบจะช่วยลดการใช้พลังงานลงได้ไม่น้อยกว่า 20 wWh หรือ ประมาณ 100,000 kWh/ปี โดยมีชั่วโมงการทำงานอย่างน้อย 12 ชั่วโมงต่อวัน สมมุติปัจจุบันค่าไฟฟ้าต่อหน่วยคือ 3 บาท จะทำให้ประหยัดค่าไฟฟ้าได้ึถึง 300,000 บาท/ปี ซึ่งเพียงพอต่อการคืนทุนในการติดตั้งอุปกรณ์ความเร็วรอบภายในระยะเวลาเพียง 1 ปี

  

 

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*