Στρατηγικές ελέγχου αντλίας σε κυκλώματα μεταβλητής παροχής | Μέρος 2ο

Στο 1ο μέρος του άρθρου αναφερθήκαμε τους παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον καθορισμό της στρατηγικής ελέγχου μιας αντλίας, διευκρινίσαμε τις κατηγορίες λογικής ελέγχου αντλίας μεταβλητής ταχύτητας " Έλεγχος περιοχής " &  " Έλεγχος καμπύλης " και συγκρίναμε τις στρατηγικές ελέγχου χωρίς αισθητήριο πίεσης, με τοπικό αισθητήριο και απομακρυσμένο αισθητήριο πίεσης.

Στο 2^ο μέρος του παρόντος άρθρου θα αναφερθούμε στον γραμμικό και μεταβλητό έλεγχο πίεσης, τον τρόπο λειτουργίας τους και τα πλεονεκτήματα / μειονεκτήματα κατά περίπτωση.

Γραμμικός έλεγχος και μεταβλητός τετραγωνικός έλεγχος πίεσης

Όταν η τοποθέτηση απομακρυσμένων αισθητηρίων διαφορικής πίεσης δεν είναι εφικτή, ο μεταβλητός αναλογικός έλεγχος πίεσης και ο μεταβλητός τετραγωνικός έλεγχος πίεσης, που στην ουσία είναι υποσύνολα ελέγχου καμπύλης, είναι στρατηγικές ελέγχου που μπορούν να δώσουν τη λύση. Σύμφωνα με την ASHRAE 90.1-2016, ελλείψει απομακρυσμένων αισθητήρων, ο μεταβλητός αναλογικός έλεγχος πίεσης με χρήση τοπικών αισθητήρων στην αντλία είναι μια καλή επιλογή για τον έλεγχο της απόδοσης, ειδικά εάν οι απώλειες πίεσης στο σύστημα είναι σημαντικές. Ο αναλογικός έλεγχος πίεσης αντισταθμίζει την απώλεια πίεσης στο σύστημα με γραμμική προσέγγιση, με αποτέλεσμα η διαφορική πίεση στις βαλβίδες ελέγχου να είναι σχεδόν σταθερή και να επιτυγχάνεται καλή απόδοση ελέγχου τόσο σε λειτουργία πλήρους όσο και σε μερικό φορτίο.

Συνιστάται επίσης ο μεταβλητός τετραγωνικός έλεγχος πίεσης, εάν είναι γνωστές οι απώλειες πίεσης στο σύστημα τροφοδοσίας ή/και διανομής και διασφαλίζεται ότι το σύστημα είναι σωστά ισορροπημένο. Η διαφορική πίεση στην αντλία αυξάνεται εκθετικά, καθώς αυξάνεται η παροχή. Ο τετραγωνικός έλεγχος πίεσης αντισταθμίζει την απώλεια πίεσης με τετραγωνική προσέγγιση στην καμπύλη ελέγχου, επιτρέποντας αυξημένη εξοικονόμηση ενέργειας έναντι του αναλογικού ελέγχου πίεσης σε μερικά φορτία.

Κατά το σχεδιασμό του συστήματος, μπορούν να επιλεγούν διαφορετικές ρυθμίσεις σταθερού και μεταβλητού ελέγχου πίεσης, για να προσαρμόζεται η αντλία στην πραγματική αντίσταση του συστήματος. Οι καμπύλες ελέγχου μπορούν να επιλεγούν χειροκίνητα ή με εξωτερικό σήμα.

Ο αναλογικός έλεγχος, λόγω της γραμμικής καμπύλης παροχής / πίεσης, παρέχει περισσότερη πίεση και λιγότερες καταστάσεις υποτροφοδοσίας από ορισμένες άλλες λύσεις. Είναι μια απλή και ευέλικτη λύση που μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε αντλία, ακόμα και σε ένα σενάριο μετασκευής. Παρόλο που υπάρχει αυξημένη εξοικονόμηση ενέργειας έναντι του σταθερού ελέγχου πίεσης, ο αναλογικός έλεγχος πίεσης δεν είναι πάντα η πιο ενεργειακά αποδοτική λύση σε σύγκριση με άλλες επιλογές.

Ο έλεγχος πίεσης χωρίς αισθητήρα με τετραγωνική αντιστάθμιση απώλειας παροχής μειώνει το κόστος εξαλείφοντας την ανάγκη για αισθητήρες και καλωδίωση. Το σημείο ελέγχου της αντλίας βασίζεται στην ελάχιστη και μέγιστη πίεση, και στην εξομοίωση δεύτερης τάξης της αντιστάθμισης απώλειας παροχής. Ο ελεγκτής παρεμβάλλει τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μονάδα για να εκτιμήσει τη παροχή και την πίεση με βάση την ταχύτητα και την ισχύ.

Ωστόσο, ο τετραγωνικός έλεγχος δεν είναι πάντα δυνατό να επιτευχθεί με μεταβλητό τετραγωνικό έλεγχο πίεσης. Εάν η αρχική τιμή υπολογισμού δεν είναι διαθέσιμη, το Inverter δεν θα προσαρμόσει την ταχύτητα της αντλίας σε απρόβλεπτες αλλαγές στη ζήτηση — μπορεί να ακολουθήσει μόνο την τετραγωνική καμπύλη που έχει προγραμματιστεί. Αυτό μπορεί να ξεπεραστεί εάν ένας αισθητήρας διαφορικής πίεσης εγκατασταθεί σε έναν δυσμενή κλάδο μέσα στο σύστημα. Εάν μπορεί να εντοπιστεί ένας δυσμενής κλάδος και η καλωδίωση είναι εφικτή, αυτή η στρατηγική μπορεί να αποφέρει σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας της αντλίας.

Το Σχήμα 2 συγκρίνει έναν έλεγχο τετραγωνικής καμπύλης έναντι ενός ελέγχου περιοχής απομακρυσμένου αισθητήρα, ενώ το Σχήμα 3 συγκρίνει έναν γραμμικό αναλογικό έλεγχο έναντι ενός ελέγχου περιοχής απομακρυσμένου αισθητήρα.

Σχήμα 2. Έλεγχος τετραγωνικής καμπύλης έναντι ελέγχου περιοχής απομακρυσμένου αισθητήρα.

Συστήματα με μεγάλες περιοχές ελέγχου ανάλογα με το φορτίο ενδέχεται να απαιτούν αυξήσεις στην πίεση για να ανυψωθεί η τετραγωνική καμπύλη ή η αναλογική καμπύλη για να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν καταστάσεις υποτροφοδοσίας που οδηγούν σε μη ικανοποιητικό έλεγχο. Ωστόσο, η αυξημένη πίεση θα οδηγήσει σε μειώσεις της συνολικής ενεργειακής απόδοσης. Εάν για παράδειγμα, με κάθε παράπονο σχετικά με τη θερμοκρασία, ο διαχειριστής της εγκατάστασης αυξάνει την πίεση έως ότου λυθεί το πρόβλημα, τότε το ενεργειακό κόστος θα αυξηθεί.

Σχήμα 3. Γραμμικός αναλογικός έλεγχος έναντι ελέγχου περιοχής απομακρυσμένου αισθητήρα.

Το Σχήμα 4 συνοψίζει τους διαφορετικούς ελέγχους σε σχέση με τους παράγοντες απόφασης.

Σχήμα 4. Διαφορετικοί έλεγχοι σε σχέση με τους παράγοντες απόφασης.

Για να ληφθεί μια καλή απόφαση στρατηγικής ελέγχου, πρέπει να κατανοηθεί η πολυπλοκότητα και οι απαιτήσεις των ζωνών του κτιρίου, μαζί με τις προτεραιότητες για την εξισορρόπηση του βραχυπρόθεσμου κόστους, του μακροπρόθεσμου κόστους, της απόδοσης και της ευελιξίας του συστήματος. Καμία ενιαία λύση δεν είναι βέλτιστη για όλες τις συνθήκες. Με τη στάθμιση της σημασίας των παραπάνω παραγόντων σε σχέση με τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των διαφορετικών τρόπων ελέγχου, μπορεί να προσδιοριστεί ποια λύση είναι η καλύτερη.

Ξενοφώντας Δαμιανός | Knowledge Manager