Como fornecedor de unidades de frequência variável de 45kW (VFDs), testemunhei em primeira mão o impacto transformador que esses dispositivos podem ter nos sistemas de ventilador e bomba. Nesta postagem do blog, vou me aprofundar na ciência por trás dos VFDs e explorarei quanta energia eles podem economizar nessas aplicações cruciais.
Entendendo VFDs
Antes de mergulharmos na economia de energia, vamos primeiro entender o que é um VFD. Um VFD, também conhecido como unidade de frequência variável ou acionamento de controle CA, é um dispositivo eletrônico que controla a velocidade de um motor elétrico, variando a frequência e a tensão fornecidas a ele. Isso permite o controle preciso da velocidade do motor, que por sua vez pode levar a uma economia significativa de energia.
OUnidade de frequência variável VFDfunciona convertendo a potência CA de entrada em energia CC e depois volta à energia CA na frequência e tensão desejadas. Esse processo é conhecido como controle de frequência variável e permite que o motor opere em velocidades diferentes, dependendo dos requisitos de carga.
A importância dos sistemas de ventilador e bomba
Os sistemas de ventilador e bombas são componentes essenciais em muitas aplicações industriais e comerciais. Eles são usados para mover ar, água e outros fluidos e consomem uma quantidade significativa de energia. De fato, os sistemas de ventiladores e bombas representam uma grande parte do consumo total de energia em muitos edifícios e instalações industriais.
Ao otimizar a operação de sistemas de ventilador e bombas, podemos reduzir o consumo de energia, reduzir os custos operacionais e melhorar a eficiência geral desses sistemas. É aqui que os VFDs entram.
Como os VFDs economizam energia nos sistemas de ventilador e bomba
A chave para entender como os VFDs economizam energia nos sistemas de ventilador e bomba está na relação entre velocidade do motor, consumo de energia e requisitos de carga. Em um motor de velocidade fixa tradicional, o motor funciona a uma velocidade constante, independentemente dos requisitos de carga. Isso significa que o motor geralmente está funcionando a toda velocidade, mesmo quando a carga está baixa, o que resulta em energia desperdiçada.
Por outro lado, um VFD permite que o motor opere a uma velocidade variável, o que significa que o motor pode ser ajustado para corresponder aos requisitos de carga. Quando a carga está baixa, o VFD pode reduzir a velocidade do motor, o que, por sua vez, reduz o consumo de energia. Isso é conhecido como leis de afinidade, que afirmam que o consumo de energia de um ventilador ou bomba é proporcional ao cubo da velocidade do motor.
Por exemplo, se a velocidade do motor for reduzida em 20%, o consumo de energia será reduzido em aproximadamente 50%. Isso significa que mesmo uma pequena redução na velocidade do motor pode resultar em economia significativa de energia.
Calcular a economia de energia
Para calcular a economia de energia que pode ser alcançada usando um VFD de 45kW em um sistema de ventilador ou bomba, precisamos considerar vários fatores, incluindo o perfil de carga, o horário de operação e a eficiência do motor e do VFD.
Vamos supor que temos um sistema de fãs que opera 24 horas por dia, 365 dias por ano e que o perfil de carga é tal que o ventilador opera com carga total por 50% do tempo e pela metade da carga para os 50% restantes do tempo. O motor é um motor de velocidade fixa de 45kW e a eficiência do motor e o VFD é de 90%.
Usando as leis de afinidade, podemos calcular o consumo de energia do sistema de ventiladores em carga total e com meia carga. Em carga total, o consumo de energia do motor de 45kW é de 45kW. Na metade da carga, o consumo de energia do motor é de aproximadamente 11,25kW (uma vez que o consumo de energia é proporcional ao cubo da velocidade do motor).
Se instalarmos um VFD de 45kW no sistema de ventilador, podemos ajustar a velocidade do motor para corresponder aos requisitos de carga. Em carga total, o VFD operará o motor a toda velocidade e o consumo de energia será de 45kW. Na metade da carga, o VFD reduzirá a velocidade do motor em 50%e o consumo de energia será de aproximadamente 2,8kW (uma vez que o consumo de energia é proporcional ao cubo da velocidade do motor).
O consumo total de energia do sistema de ventiladores sem o VFD é:
(45kW x 0,5 x 24 horas x 365 dias) + (11,25kW x 0,5 x 24 horas x 365 dias) = 236.550 kWh/ano
O consumo total de energia do sistema de ventilador com o VFD é:
(45kW x 0,5 x 24 horas x 365 dias) + (2,8kW x 0,5 x 24 horas x 365 dias) = 194.760 kWh/ano
A economia de energia alcançada usando o VFD é:
236.550 kWh/ano - 194.760 kWh/ano = 41.790 kWh/ano
Assumindo um custo de eletricidade de US $ 0,10 por kWh, a economia anual de custos alcançada usando o VFD é:
41.790 kWh/ano x $ 0,10/kWh = $ 4.179/ano
Outros benefícios do uso de VFDs em sistemas de ventilador e bomba
Além da economia de energia, existem vários outros benefícios do uso de VFDs em sistemas de ventilador e bomba. Estes incluem:
- Desempenho aprimorado do sistema:Ao permitir que o motor opere a uma velocidade variável, os VFDs podem melhorar o desempenho dos sistemas de ventilador e bomba. Isso pode resultar em um melhor controle do fluxo de ar e fluido, ruído e vibração reduzidos e melhor confiabilidade do sistema.
- Custos de manutenção reduzidos:Como os VFDs permitem que o motor opere a uma velocidade mais baixa, eles podem reduzir o desgaste do motor e outros componentes no sistema. Isso pode resultar em custos reduzidos de manutenção e vida útil mais longa.
- Segurança aprimorada:Os VFDs podem fornecer recursos de segurança adicionais, como proteção contra sobrecarga e proteção de curto-circuito. Isso pode ajudar a evitar danos ao equipamento e reduzir o risco de acidentes.
Conclusão
Em conclusão, um VFD de 45kW pode economizar uma quantidade significativa de energia nos sistemas de ventilador e bomba. Ao permitir que o motor opere a uma velocidade variável, os VFDs podem corresponder aos requisitos de carga e reduzir o consumo de energia. Isso pode resultar em custos operacionais mais baixos, desempenho aprimorado do sistema e custos de manutenção reduzidos.
Se você estiver interessado em aprender mais sobre como um VFD de 45kW pode beneficiar seus sistemas de ventilador e bomba ou se estiver pronto para começar a economizar energia e dinheiro, não hesite em entrar em contato conosco. Somos um fornecedor líder deAcionamento de controle CA.eControladores de motor de frequência variável, e estamos comprometidos em fornecer aos nossos clientes produtos e serviços da mais alta qualidade.
Referências
- MANUAL DE ASHRAE - Sistemas e equipamentos HVAC, Sociedade Americana de Aquecimento, Refrigeração e Engenheiros de Condição de Ar -condicionado, Inc., 2015.
- Padrão IEEE 112 - Procedimentos de teste para motores e geradores de indução de polifásicos, Instituto de Engenheiros Eletriculares e Eletrônicos, Inc., 2004.
- "Sistemas motores com eficiência energética: um guia para a indústria", Departamento de Energia dos EUA, Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável, 2008.