Měniče frekvence zajišťují dobrou energetickou bilanci

Měniče frekvence zajišťují dobrou energetickou bilanci

V mistrovských architektonických dílech, jako je např. budova MAC na letišti v Mnichově, se uplatňuje také špičková technika z oblasti automatizace budov: klimatizace budovy je energeticky optimalizována pomocí řízených pohonů. Byly použity měniče frekvence Lenze, které jsou pro tuto oblast přímo konstruovány.

Při návrhu klimatizačních a ventilačních zařízení je tomu podobně jako v mnoha oblastech konstrukce strojů a zařízení: některé součásti by vlastně měly být do bezprostředních plánů zahrnuty již daleko dříve, než ve skutečnosti jsou. Samozřejmě se na ně nakonec nezapomene, ale musejí se teprve dodatečně přizpůsobovat podle konkrétních stavebních a klimatických podmínek.

Protože u systémů topení, klimatizace a ventilace nejde jen o „přepravu horkého vzduchu“, jsou k návrhu řešení nutní a nepostradatelní specialisté. U nové budovy MAC (Munich Airport Center) mnichovského letiště sáhl generální projektant, firma HL-Technik z Mnichova, po know-how firmy Rudolf Otto Mayer z Planeggu, která se tradičně specializuje na komplexní návrh ventilačních a klimatizačních projektů.

„K technickému vybavení budov vždy patří také pohony, popř. celé ventilační jednotky,“ říká Ing. Mathias Rathkolb z oddělení projektů MaR budov. Měřicí, řídicí a regulační technika pochází od firmy Honeywell, stejně jako všude jinde v areálu mnichovského letiště.

Zvláště zajímavé na tomto projektu bylo to, že pro značné množství zařízení bylo nutné použít řízené pohony. Při tom bylo důležité, že tato zařízení bylo možné umístit mimo rozváděče MaR, neboť použité měniče frekvence nepotřebují pomocné regulační obvody a mohou pracovat samostatně přímo ve ventilačních jednotkách. Výsledkem další rozvahy bylo, že je třeba použít měniče frekvence s vysokým stupněm krytí, nebo je nutné umístit je do zvláštní skříně. Protože pohony pro přívod a odvod vzduchu byly již tak poměrně velké, bylo rozhodnuto integrovat do nich také měniče frekvence. Z toho vyplynula výhoda, že každá jednotka má jenom jeden společný hlavní vypínač.

Pro zajištění průtoku vzduchu asi 30 000 m³/h je použito 40 takových jednotek. Ty mají výkon ve spektru od 2 do 30 kW a pracují podle potřeby v rozsahu otáček od 500 do 1 500 za minutu. Chladicí výkon, potřebný pro klimatizaci, pochází z jedné centrální zásobovací stanice. Spotřeba pouze této jediné budovy je úctyhodná: 6 MW energie pro chlazení a 5 MW pro vytápění.

Důležitým kritériem pro rozhodnutí použít měniče frekvence Lenze je jejich individuálnost. Mathias Rathkolb říká: „To znamená, že je možné měnič frekvence přesně přizpůsobit pro každé použití.“ Také kompaktní konstrukce hraje závažnou roli: prostor v místě montáže je omezený. Spolurozhoduje ale také robustnost a spolehlivost, ověřená při konstrukci strojů.

K tomu přistoupuje úplnost systému. Zadavatel projektu nechce žádné samostatné moduly, ale rozváděčovou skříň se vším, co k tomu patří: dva hlavní vypínače, dva měniče frekvence a odpovídající počet bezpečnostních zařízení včetně nutných filtrů v kompaktní jednotce. Kompaktní zařízení má jednodušší rozhraní, a to představuje pro firmu R. O. Mayer snížení nároků na projektování kabelových rozvodů a na montáž.

V zařízení s rozlohou několika kilometrů jsou na různých místech instalovány snímače tlakové diference. Ty předávají aktuální hodnotu nadřízenému řízení, které aktivuje měniče frekvence v pohonných jednotkách analogovým signálem 0 až 10 V. V takových zařízeních je zvlášť důležité, aby se ventilátor rozbíhal a dobíhal rovnoměrně a tiše. Změny tlaku musí být v celém systému stejné, aby nevznikaly turbulence. Měniče frekvence mají proto úkol „starat se“ o vyrovnaný přívod a odvod vzduchu.

V principu musela firma Lenze vytvořit řadu zařízení tak levných, jak je to jen možné, techniku tak jednoduchou, jak je to jen nutné, a naproti tomu schopnou zvládnout řídicí funkce, které umožňují pohonu pracovat samostatně.

Systémy datových sběrnic nejsou u takových ventilačních a klimatizačních zařízení běžné, protože zde není požadavek na flexibilitu systému. Především není nikdo ochoten zaplatit kolem 20 % více nákladů. Matthias Rathkolb však doufá: „Když se v této oblasti plošně prosadí sběrnice LON, pak se také objeví v měničích a umožní realizovat funkce nutné pro optimální řízení budov budoucnosti.“ Inteligentní, samostatně pracující moduly s odpovídajícími měniči frekvence a pohony s připojením na LON mohou být budoucností klimatizační a ventilační techniky.

Pro regulaci průtoku, popř. tlaku u čerpadel a ventilačních zařízení existují dva základní postupy: změna charakteristiky potrubí škrcením nebo regulace obtokovým ventilem a přizpůsobení charakteristiky čerpadla nebo ventilátoru pomocí regulace otáček měničem frekvence. Při regulaci škrcením se řídí průtočné množství pomocí škrticích klapek a od čerpadla se trvale vyžaduje plný výkon. K regulaci prostřednictvím měniče frekvence se proti tomu využívá změna otáček motoru. Pohon stále pracuje v optimální pracovní oblasti. Jestliže z porovnání pořizovacích nákladů vychází, že regulace škrcením je cenově výhodnější, při respektování všech ostatních faktorů se zjistí, že regulace pomocí měniče frekvence pracuje podstatně hospodárněji.