Valet av vilken motor som ska användas i ett HVAC-system avgörs ofta av kostnadsmässiga skäl, snarare än av effektivitetsmässiga. För att följa nya direktiv om effektivitet krävs att ny motorteknologi tillhandahåller högre prestandanivåer. Konstruktörer söker nya vägar för att implementera hela värme- och kylsystem i byggnader genom att använda olika delnings- och distributionskonstruktioner. Det är också vanligt att använda flera små fläktar istället för en enda stor enhet.
Antti Matinlauri, global produktchef på ABB, bekräftar att det är så men med en varnande anmärkning:
"Vi måste vara försiktiga i sökandet efter allt effektivare lösningar", säger Antti.
Han förklarar att induktionsmotorer som ofta bedöms vara en ineffektivare lösning är mycket uppskattade på grund av sin tillgänglighet världen över, goda lagertillgångar och det faktum är att de alltid finns tillgängliga i de vanligaste storlekarna. Anttis kollega Simo Niskanen, chef för HVAC-anläggningar och marknadsföring, tillägger:
"Kunderna är av goda skäl vana med de här motorerna: de fungerar för dem."
Koncept med permanentmagnetmotorer och synkrona reluktansmotorer har funnits länge, men miljörelaterad skepsis och ökade kostnader för värme och vatten de senaste årtiondena har inneburit ett ökat fokus på energieffektivitet hos HVAC-anläggningar:
"De krav på HVAC-systemens effektivitet som redan finns är ganska stränga, men kommer att bli ännu strängare", påpekar Antti.
"Induktionsmotorer är billigare än alternativa lösningar och kan uppnå IE4-effektivitetsnivåer med högre effekt. Men eftersom den nominella kraften är lägre, är en induktionsmotor mindre effektiv. Det kommer en tid då induktionsmotorer helt enkelt inte kommer att vara tillräckligt effektiva för HVAC-anläggningar längre", säger Antti.
HVAC-tillverkare strävar nu efter att låta sina system bara använda den energi som de verkligen behöver och efter att öka den generella produktivitetsnivån.
Det är absolut nödvändigt att optimera drivenheter för att de ska fungera effektivt ihop med nya effektivare motorer, samt att både permanentmagnetmotorer och synkrona reluktansmotorer är kompatibla.
Nya frekvensomriktare har en mjukvarufunktion som faktiskt optimerar den magnetiserande strömmen. När en frekvensomriktare inte körs med full styrka, vilket innebär majoriteten av fall i en luftfördelningsanläggning, är frekvensomriktare med mjukvarufunktionen effektivare än liknande frekvensomriktare utan sådan funktion, eftersom motorns magnetisering automatiskt optimeras till högsta värde. Dessutom kan energikonsumtionen kontrolleras noggrannare genom att systemets inställda värden följs. Det görs genom att kontrollera motorns energieffektivitet samt optimera magnetiseringen för att spara energi.
Vissa frekvensomriktare har också en inbyggd kapacitet att köras som enskilda kontrollenheter. Traditionellt har paketerade enheter krävt en extern kontrollenhet för att ge en sådan funktionalitet. Mätande återkopplingsteknologi som kopplas till en frekvensomriktare innebär att körhastigheter kan optimeras för att hålla processvärdet stabilt utan externa kontrollenheter.
Det är viktigt att komma ihåg att frekvensomriktare bara är en del av HVAC-systemet. Frekvensomriktare måste noggrant integreras in i driftmiljön för att uppnå maximal effektivitet. För det syftet är frekvensomriktarens anläggnings- och kommunikationskapaciteter mycket viktiga. Frekvensomriktare måste stödja ursprunglig BACnet MS/TP- och BACnet IP-integration i byggnaden och de system som är inneslutna i dem. Det gör det möjligt för frekvensomriktaren att erhålla ett referensvärde eller ett inställt värde, dvs. den nödvändiga drifthastigheten för motorn.
Det är också viktigt att ta hänsyn till kombinationen av fläkt, motor och frekvensomriktare. Alla de enheterna bör väljas med effektivitet i minnet.
En av de största fördelarna med ABB:s HVAC- frekvensomriktare är kompabiliteten med vilken motor som helst. Det innebär att kunderna inte är bundna till enskilda handlare med icke-standardmässiga konstruktioner för motorer och fläktar. Värsta scenariot när man väljer ett oflexibelt system är att hela HVAC-paketet måste bytas ut:
"Det är som att ha problem med startmotorn i bilen", förklarar Simo.
"Om det är problem med en vanlig reservdel har verkstaden den kanske på lager. Men om det är en specialdel kan det ta flera veckor att få den."
"Om man väljer ett förvalt fläktpaket kan det också innebära kompromisser", påpekar Antti.
Han förklarar att fläktar levererade i paket inte alltid är de mest effektiva på marknaden. Fläktens effektivitet minskas på grund av det utskjutande navet inne i luftintaget i sådana paket. Det är en kompromiss som påverkar förmågan att ge vridmoment inom ett brett hastighetsintervall och den optimala användningen av fläkten i alla olika driftstadier.
HVAC-specialister måste anamma komponentkloka tillämpningar i allt de gör:
"Till exempel erbjuder frekvensomriktare- och motorpaket från ABB förbalanserade och garanterade effektivitetsnivåer. Bästa sättet är att undersöka hur den totala effektiviteten mellan det elektriska nätverket, luftflödet och det statiska trycket kan optimeras", förklarar Antti.
Det kan bli resultatet av att specificera enskilda komponenter och på traditionellt sätt välja motor, fläkt och frekvensomriktare separat, vilket också ger kunden största möjliga frihet när det gäller att välja det mest optimala systemet.
Effektivitetsklassen IE4 är för närvarande den största nivån på HVAC-marknaden, och tillverkare av frekvensomriktare som till exempel ABB siktar redan in sig på att erbjuda sina kunder IE5- och IE6-lösningar i framtiden. Att konstruera för att uppnå effektivitet är aldrig en lätt uppgift. Konstruktionen blir ofta mer komplex när större effektivitet är målet.
"En konstant som står sig är att effektiviteten hos en fläkt, motor eller hastighetskontroll sällan kan förutses innan den har anslutits till en luftfördelningsenhet eller ett mer komplext HVAC-system. Det kommer alltid kräva service från en erfaren partner som kan tillhandahålla alla de fakta som behövs för att säkerställa att ett informerat beslut tas", sammanfattar Simo.