ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ КАНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ, ВНЕТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЯТОРОВ С АСИНХРОННЫМИ ДВИНГАТЕЛЯМИ И С ЕС-МОТОРАМИ

В настоящее время вентиляционные системы представлены широким спектром принципиальных схем работы и оборудованием, различающихся по назначению, характеристикам по производительности и составу  оборудования входящего в систему. Известны различные виды схем исполнения  вентиляции помещений [1, 2], а также виді и типы вентиляторов входящих в состав приточно-вытяжной вентиляции.

На сегодняшний день, стоимость энергоресурсов и задачи энергосбережения,  выдвигают высокие требования к системам отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК), в частности, к затратам энергии при работе отдельных агрегатов, и вентиляторов. Поскольку на эффективность работы вентиляторов и потребление электроэнергии вентиляторами систем ОВиК оказывают основное существенное влияние, тип и конструкция вентилятора, а также тип его двигателя соответственно, то необходимо рассматривать различные варианты вентиляторов и их комплектацию двигателями, на стадии проектирования  и составления сметной стоимости вентиляционного оборудования.

Постановка задачи. Рассматривается задача снижение энергетических затрат, при работе вентиляторов приточно-вытяжной канальной системы путём замены канальных вентиляторов с асинхронными двигателями на вентиляторы с ЕС-моторами, а также экономический расчёт основного вентиляционного оборудования и срок окупаемости .

Задача формулируется следующим образом: необходимо снизить затраты электроэнергии, потребляемую двигателями вентиляторов приточно-вытяжной канальной системы ОВиК, рассмотреть возможность замены вентиляторов с асинхронными двигателями на вентиляторы с меньшим потреблением электроэнергии позволяющую не менять их типоразмер на стадии проектирования. Произвести технико-экономический расчёт замены вентиляторов ОВиК.

Методы исследования. В основу решения поставленной задачи, выбран конструктивный и аналитический методы, позволяющие снизить затраты энергопотребления приточно-вытяжной канальной системы ОВиК. За основу в аналитическом методе, были использованы технические данные канальных вентиляторов компаний ООО «ВЕЗА», ООО «Вентиляционные системы» [3,4].

Сравнительный анализ приточео-вытяжных систем вентиляции. При  конструктивном выборе были рассмотрены канальные системы вентиляции прямоугольного сечения типоразмером 600×350 мм. на основе и вентиляторов:

  1. Вентилятор для прямоугольных каналов Канал-ПКВ 60-35-4-380 (с асинхронным двигателем) производства компании ООО «ВЕЗА» [3],
  2. Вентилятор для прямоугольных каналов Канал-ЕС 60-35-2-380 (с ЕС-мотором) производства компании ООО «ВЕЗА» [3],
  3. Вентилятор для прямоугольных каналов Вентс ВКПФ 4Д 600×350 (с асинхронным двигателем) производства компании ООО «Вентиляционные системы» [4],
  4. Вентилятор для прямоугольных каналов Вентс ВКП 600×350 ЕС (с ЕС-мотором) производства компании ООО «Вентиляционные системы» [4].

Анализируя технические характеристики вентиляторов и их конструктивные особенности, которые требуют соблюдение аэродинамических характеристик в рабочей точке (2500 м3/ч; 500 Па), присоединительных размеров, при замене с одного типа вентилятора на другой, без изменения типоразмера, приходим к выводу, что вышеперечисленные вентиляторы, взаимозаменяемы, а отличием является лишь тип двигателя и его энергопотребление.

Конструкционное и аналитическое решение задачи. Для снижения энергопотребления вентиляторами приточно-вытяжной системы ОВиК взамен вентиляторам с асинхронным двигателем, были выбраны вентиляторы с ЕС-моторами и проведены сравнения аэродинамических характеристик по их графикам, представленных на рисунке 1, 2, 3, 4.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Рис. 1. Аэродинамические характеристики вентилятора ООО «ВЕЗА» Канал-ПКВ 60-35-4-380

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.  Аэродинамические характеристики вентилятора ООО «ВЕЗА» Канал-ЕС 60-35-2-380

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.  Аэродинамические характеристики вентилятора ООО «Вентиляционные системы»

Вентс ВКПФ 4Д 600×350

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4  Аэродинамические характеристики вентилятора ООО «Вентиляционные системы»

Вентс ВКП 600×350 ЕС

Приточно-вытяжная система ОВиК подключённая к чиллеру и имеющая электрокалорифер, для подогрева обрабатываемого воздуха в  период, когда чиллер отключён в сверххолодный период, состоит из последовательно смонтированного канального оборудования, по направлению с улицы к помещению, через общий рекуператор:

  • на приток: решётка наружная, клапан, фильтр, вставка гибкая, вентилятор, вставка гибкая, переход на рекуператор, рекуператор, переход с рекуператора, воздухоохладитель, воздухонагреватель водяной, воздухонагреватель электрический, шумоглушитель, внутренняя решётка
  • на вытяжку: решётка наружная, клапан, вставка гибкая, вентилятор, вставка гибкая, переход на рекуператор, рекуператор, переход с рекуператора, фильтр, шумоглушитель, внутренняя решётка

Были произведены геометрические сравнения по [3,4] которые удовлетворяют требованиям монтажа, а также расчёт энергозатрат, экономический расчёт и срок окупаемости асинхронных вентиляторов заменённых на вентиляторы с ЕС-моторами.

Список канального оборудования типоразмером 600×350 мм. приточно-вытяжной системы ОВиК и его сметная стоимость (за февраль 2014 года) производителей ООО «ВЕЗА» и ООО «Вентиляционные системы» , представлены в таблице 1, 2, 3, 4.

Таблица 1

Канальное оборудование с асинхронным двигателем вентилятора ООО «ВЕЗА»

№ п.п

Наименование

Кол-во

Цена, грн. за ед.

Сумма, грн.

1

Решётка наружная EPD-U 600Ч350

2

353,48

706,96

2

Клапан УВКк-60-35-TF230-SR

2

3494

6988

3

Фильтр Канал-ФКП-60-35/G4 ячейковый

2

696

1392

4

Вставка гибкая Канал-ГКВ-60-35

4

198

792

5

Вентилятор Канал-ПКВ-60-35-4-380

2

7140

14280

6

Переход Канал-К-60-35-45

4

111

444

7

Теплоутилизатор Канал-ПКТ-60-35

1

8004

8004

8

Воздухоохладитель Канал-ВКО-60-35

1

4446

4446

9

Воздухонагреватель Канал-КВН-60-35-2

1

2310

2310

10

Шумоглушитель Канал-ГКП-60-35

2

828

1656

11

Решётка внутренняя EMT-U 600Ч350

2

282,63

565,26

12

Шкаф управления ШСАУ-ВН-3

1

5500

5500

Итого:

47084,22

Таблица 2

Канальное оборудование с ЕС-мотором вентилятора ООО «ВЕЗА»

№ п.п

Наименование

Кол-во

Цена, грн. за ед.

Сумма, грн.

1

Решётка наружная EPD-U 600Ч350

2

353,48

706,96

2

Клапан Канал-КОЛ-60-35

2

702

1404

3

Фильтр Канал-ФКП-60-35/G4 ячейковый

2

696

1392

4

Вставка гибкая Канал-ГКВ-60-35

4

198

792

5

Вентилятор Канал-ЕС-60-35-2-380

2

14532

29064

6

Переход Канал-К-60-35-45

4

111

444

7

Теплоутилизатор Канал-ПКТ-60-35

1

8004

8004

8

Воздухоохладитель Канал-ВКО-60-35

1

4446

4446

9

Воздухонагреватель Канал-КВН-60-35-2

1

2310

2310

10

Шумоглушитель Канал-ГКП-60-35

2

828

1656

11

Решётка внутренняя EMT-U 600Ч350

2

282,63

565,26

12

Шкаф управления ШСАУ-ВН-3

1

5500

5500

Итого:

56284,22

Таблица 3

Канальное оборудование с асинхронным двигателем вентилятора ООО «Вентиляционные системы»

№ п.п

Наименование

Кол-во

Цена, грн. за ед.

Сумма, грн.

1

Решётка наружная EPD-U 600Ч350

2

353,48

706,96

2

Клапан КРАФ 600×350

2

3131

6262

3

Фильтр ФБ 600×50

2

680

1360

4

Вставка гибкая ВВГ 600×350

4

451

1804

5

Вентилятор Вентс ВКПФ 4Д 600×350

2

12403

24806

6

Переход ПК 600×350

4

180,75

723

7

Теплоутилизатор ПР 600×350

1

11652

11652

8

Воздухоохладитель ОКВ 600×350-3

1

9992

9992

9

Воздухонагреватель НКВ 600*300- 2

1

2933

2933

10

Шумоглушитель СР 600х350

2

1715

3430

11

Решётка внутренняя EMT-U 600Ч350

2

282,63

565,26

12

Шкаф управления

1

6325

6325

Итого:

70559,22

Таблица 4

Канальное оборудование с ЕС-мотором вентилятора ООО «Вентиляционные системы»

№ п.п

Наименование

Кол-во

Цена, грн. за ед.

Сумма, грн.

1

Решётка наружная EPD-U 600Ч350

2

353,48

706,96

2

Клапан КОМ1 600×350

2

632

1264

3

Фильтр ФБ 600×50

2

680

1360

4

Вставка гибкая ВВГ 600×350

4

451

1804

5

Вентилятор Вентс ВКП 600×350 ЕС

2

25003

50006

6

Переход ПК 600×350

4

180,75

723

7

Теплоутилизатор ПР 600×350

1

11652

11652

8

Воздухоохладитель ОКВ 600×350-3

1

9992

9992

9

Воздухонагреватель НКВ 600*300- 2

1

2933

2933

10

Шумоглушитель СР 600х350

2

1715

3430

11

Решётка внутренняя EMT-U 600Ч350

2

282,63

565,26

12

Шкаф управления

1

6325

6325

Итого:

90761,22

Исходя из [3], электрической мощность вентилятора ООО «ВЕЗА» Канал-ПКВ 60-35-4-380, 252 рабочих дня в году при 8 часовом рабочем дне, годовые энергозатраты на вентилятор составляют 5040кВт/часов, соответственно для  Канал-ЕС 60-35-2-380 составляют 1996 кВт/часов, а также, для вентиляторов ООО «Вентиляционные системы» [4], соответственно: Вентс ВКПФ 4Д 600×350 составляют 4959  кВт/часов и для  Вентс ВКП 600×350 ЕС  1996 кВт/часов.

Рассматривая данные вышеприведенных таблиц, видим, что вентиляторы одноимённых производителей с ЕС-моорами дороже, чем с асинхронными двигателями, однако позволяют применять обратные гравитационные клапана без сервоприводов, что дешевле, т. к. регулировка расхода воздуха, зависит не от сервопривода, а от ЕС-мотора. Так же видим, из [3, 4], что энергопотребление вентиляторов с ЕС-моторами значительно меньше чем вентиляторов с асинхронными двигателями,  а соответственно и годовое энергопотребление.

Исходя из вышеперечисленного и табличных данных, и тарифа  электроэнергии для предприятия [5], срок окупаемости систем с ЕС-моторами будет:

  • Для ООО «ВЕЗА»: 1,5 года
  • Для ООО «Вентиляционные системы»: 3 года.

Результаты решения задачи. В ходе решения поставленной задачи, были рассмотрены два вида канальной приточно-вытяжной системы ОВиК, основаных на вентиляторах с асинхронным двигателем и на ЕС-моторах, двух производителей,  подобраны аналоговые комплектующие для этих систем и составлена их сметная стоимость и и произведён экономический расчёт и срок окупаемости. Согласно требованиям постановки задачи, за счёт использования вентиляторов с ЕС-моторами снижены энергетические затраты [3, 4], и рассчитан срок окупаемости.

Выводы. При рассмотрении снижения энергозатрат вентиляционных систем, необходимо внедрять вентиляторы с ЕС-моторами, обеспечивающие минимальное энергопотребление, плавную регулировку высокий КПД, повышение эффективности системы в целом, а так же производить расчёт срока окупаемости более дорогого и экономичного оборудования.

Данные принципы расчётов, могут быть использованы в программных сиетных комплексах типа «АВК».

Библиографические ссылки

1. Ананьев В.А. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика / В.А. Ананьев, Л.Н. Балуева, А.Д. Гальперин, – М.: ООО «Диксис Трейдинг», «Евроклимат», 2001. – 416с.

2. Богословский В.Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение / В.Н. Богословский, О.Я. Кокорин, О.В. Петров  – М.: Стройиздат, 1985– 367 с.

3. http://www.veza.com.ua

4. http://vents.ua

5. http://www.doe.com.ua

 

©Вестник Днепропетровского университета

серия ракето-космическая техника,

выпуск 18, том 2

©Инжинер-проектировщик ООО "АРК" Дмитренко Андрей Анатольевич

Трофименко Анатолий Васильевич

Цымбал Александр Иванович