Man mano che le nostre riserve di energia diminuiscono mentre i costi continuano ad aumentare e mentre lo spettro del cambiamento climatico incombe sempre più grande, diventa sempre più imperativo agire sul risparmio energetico.La recente legislazione sta ora rendendo impossibile la via della non azione.John Martin di Danfoss, responsabile dell'area commerciale strategica, HVAC ha presentato la questione del controllo intelligente della velocità dell'inverter di ventilatori e pompe negli edifici.Il risparmio energetico negli edifici è ora diventato così fondamentale che è stato addirittura sancito dalla legge dai nuovi regolamenti edilizi.La parte relativa all'efficienza energetica, la parte L, è ora "in diretta" e richiede un miglioramento sostanziale compreso tra il 23% e il 28% nella prestazione energetica degli edifici non domestici.Anche se questo suona così draconiano da essere irraggiungibile, in molti casi è in realtà più che realizzabile perché i sistemi di climatizzazione degli edifici moderni offrono il maggior potenziale di risparmio energetico.I ventilatori, le pompe, le torri di raffreddamento ei sistemi di umidificazione degli edifici odierni rappresentano circa il 40% dei costi energetici di quell'edificio.Soprattutto per quanto riguarda i vecchi sistemi HVAC, c'è invariabilmente un'enorme possibilità di risparmio energetico.Come è stato spesso osservato, il Regno Unito non ha un clima;ha tempo e tempo molto variabile.Le condizioni ambientali variano di giorno in notte, di giorno in giorno e di stagione in stagione su una gamma estremamente ampia e i sistemi di condizionamento dell'aria sono necessariamente progettati per farvi fronte.Sfortunatamente, quando la maggior parte dei sistemi di condizionamento dell'edificio è stata progettata e installata, l'efficienza energetica non era una priorità ei sistemi sono stati progettati per soddisfare il minor costo di installazione.Nonostante la necessità di uno stretto controllo ambientale dell'edificio su un'ampia gamma di condizioni esterne, i meccanismi di controllo impiegati erano rozzi e semplicistici.Nei sistemi a volume d'aria variabile (VAV), il controllo delle serrande e delle palette dei ventilatori di trattamento dell'aria, la regolazione delle pompe del refrigeratore e il controllo on-off di molte funzioni erano la norma per far corrispondere la capacità del sistema ai requisiti effettivi dell'edificio.I sistemi installati negli edifici moderni in questi giorni non potrebbero essere più diversi.Questa rivoluzione nei sistemi di condizionamento efficienti è dovuta allo sviluppo del dispositivo più improbabile e complesso per toccare tutte le nostre vite: il microprocessore.Questi mini-computer in un unico chip elettronico hanno inaugurato un'era di sistemi di gestione degli edifici (BMS) superiori collegati tramite reti di bus di campo come BacNet, a una complessa rete di sensori e azionamenti a velocità variabile che controllano i motori che azionano le numerose ventole e pompe che costituiscono un moderno ed efficiente sistema di climatizzazione.Il risultato è un ambiente di lavoro molto più stabile e confortevole, durante tutto l'anno e anche nelle giornate più calde.Mentre il moderno BMS ha dato un enorme contributo al controllo generale del sistema e le reti di bus di campo hanno semplificato la connettività in tutto l'edificio, il maggior contributo all'efficienza energetica è venuto dal controllo della velocità variabile dei motori delle ventole e delle pompe stesse.È qui che si verifica il maggior consumo di energia e dove è maggiore la necessità di efficienza.Considerando le condizioni molto variabili in cui è richiesto il funzionamento di un sistema di climatizzazione di un edificio nel Regno Unito, è inevitabile che tutti i ventilatori e le pompe per definizione debbano essere sovradimensionati per la maggior parte del tempo.In effetti, anche nelle condizioni operative più estreme, la stragrande maggioranza dei sistemi è progettata con quello che può essere descritto solo come un generoso "fattore di servizio" e raramente funziona oltre il 75% della capacità.In ogni fase del processo di progettazione, sono stati costruiti margini per garantire che nessuno abbia commesso errori dal lato dell'incapacità.Acceleratori e ammortizzatori inefficienti sono stati quindi impiegati praticamente tutto il tempo per controllare un sistema più che adatto allo scopo.Il problema è che tutti i ventilatori e le pompe impiegati negli edifici sono dispositivi centrifughi che funzionano secondo leggi di affinità ben consolidate e svantaggiose che ne regolano il consumo energetico e la produzione di rumore.La più critica di queste leggi è che l'assorbimento di potenza di una ventola o pompa centrifuga è una funzione diretta della sua velocità al cubo.Il rumore di una ventola è direttamente proporzionale alla sua velocità alla potenza cinque!Ciò significa che il funzionamento di ventilatori e pompe a piena velocità quando non è richiesta la massima potenza, ovvero la maggior parte delle volte, è sia inefficiente dal punto di vista energetico che eccessivamente rumoroso.Il controllo della velocità di questi ventilatori e pompe offrirebbe quindi una maggiore efficienza, un controllo superiore e livelli di rumorosità ridotti.La forma più pratica di controllo di ventole e pompe consiste nel variare la velocità del motore di azionamento e sebbene storicamente esistessero numerose alternative disponibili, queste erano complesse, richiedevano manutenzione e costose.Negli ultimi anni, tuttavia, gli azionamenti con inverter a frequenza variabile (VSD) sono diventati altamente competitivi in ​​termini di costi e significativamente più efficienti di per sé stessi.Il loro grande vantaggio è che offrono un controllo accurato della velocità dei motori a induzione CA standard, essi stessi il motore primo più efficiente e affidabile disponibile.Questo è di gran lunga il tipo di motore più numeroso utilizzato negli impianti HVAC esistenti ed è da questo che deriva un'enorme opportunità di risparmio energetico.I rapidi progressi dei VSD negli ultimi 10 anni hanno rivoluzionato la tecnologia per le applicazioni HVAC al punto che è raro che un grande progetto di nuova costruzione non abbia il pieno controllo VSD del sistema HVAC collegato al BMS, come nel caso di Londra l'edificio più spettacolare, The Gherkin, dove i VSD di Danfoss alimentano l'impianto HVAC, come fanno in molti edifici prestigiosi in tutto il mondo, come la Sydney Opera House e, recentemente, alcuni edifici ai Giochi Olimpici di Atene.Allo stesso modo, anche le principali ristrutturazioni edilizie come il CityPoint di Londra, dove Johnson Controls ha selezionato gli azionamenti Danfoss VLT® per le funzioni di controllo del motore, hanno adottato la tecnologia.Ci sono una serie di ragioni per questo.Non solo si è verificata una significativa riduzione del costo per kW di potenza installata, ma gli inverter stessi sono più compatti ed efficienti rispetto a prima.Oggigiorno è pratica comune in molti paesi installare i VSD vicino al motore/pompa/ventola che aziona invece di montarli in un pannello di controllo centrale.I principali vantaggi di ciò sono che riduce le dimensioni del quadro principale o del pannello di controllo e si traduce in una più semplice installazione e una più facile messa in servizio.Tuttavia, per garantire l'affidabilità a lungo termine del variatore di velocità e la protezione del personale nel locale tecnico, per tale installazione è importante garantire che la "protezione dell'involucro" del variatore di velocità non sia compromessa.La disponibilità di custodie IP66, facilitata dalla riduzione della produzione interna di calore, garantisce sia l'integrità del pannello che la sicurezza del personale.Insieme a questo c'è la gamma di funzionalità software che rendono la loro integrazione in un ambiente edilizio complessivo un gioco da ragazzi assoluto.Gli inverter sono ora effettivamente una parte intelligente dell'edificio intelligente.I primi inverter variavano semplicemente la frequenza di uscita e la tensione in rapporto, variando la velocità del motore ma senza alcun controllo sulla sua coppia o efficienza.Non importa quanto sia efficiente a pieno regime e pieno carico, una macchina a induzione a meno del pieno carico subisce un forte calo di efficienza e mostra anche un fattore di potenza molto scarso.I moderni inverter non solo controllano la velocità del motore ma, in virtù di potenti algoritmi di controllo digitale, l'ottimizzazione automatica dell'energia (AEO) sintonizza effettivamente l'inverter sul motore azionato, formando una coppia abbinata in modo che a tutti i carichi e velocità, l'efficienza complessiva sia mantenuto all'ottimo.Ciò è così efficace nel migliorare l'efficienza complessiva del motore che è opportuno sostituire i vecchi inverter con unità più moderne.Inoltre, l'intervento dell'inverter tra il motore e la rete elettrica fa sì che la coppia presenti un fattore di potenza prossimo all'unità, un vantaggio di per sé significativo.Il cuore dell'inverter Danfoss VLT® è un potente mini computer che controlla non solo l'alimentazione al motore, ma offre anche importanti funzioni di controllo di ventole e pompe precedentemente fornite come moduli separati separati.La compensazione del flusso, rispondendo ai sensori di pressione montati vicino al ventilatore o alla pompa, mantiene costante la pressione all'estremità di mandata del sistema, offrendo un ulteriore risparmio energetico.I loop PID multipli integrati e i controller Smart Logic offrono un controllo avanzato del sistema esterno al BMS, ampliandone la capacità.La modalità di esclusione incendio garantisce il funzionamento dell'inverter fino alla distruzione, se necessario, e la funzione di pressurizzazione vano scale assicura che le trombe delle scale rimangano libere da fumo in caso di incendio.La modalità Sleep rileva un flusso basso o assente, aumenta la pressione del sistema, quindi va in "sleep" in attesa di un calo di pressione quando si avvia automaticamente alle condizioni operative.La capacità di risparmio energetico dei VSD è illustrata al meglio quando i vecchi sistemi di pompe e ventilatori sono stati rinnovati e sono stati incorporati azionamenti a velocità variabile, fornendo un confronto prima e dopo.Ce ne sono molti e in alcuni casi i risparmi sono piuttosto spettacolari con un rapido recupero dell'investimento iniziale: • Il Radisson SAS Hotel Manchester Airport ha realizzato un risparmio energetico del 70% in seguito al retrofit degli inverter Danfoss serie VLT® 6000 nelle proprie UTA e nel refrigeratore pompe e recuperato l'investimento in meno di 1 anno.• L'aeroporto internazionale di Belfast ha installato gli inverter Danfoss VLT® in 28 delle sue UTA e prevede di risparmiare oltre 1.000.000 di kWh per un valore di £ 60.000 all'anno e recupererà i costi totali di installazione in circa otto mesi.• Dairy Crest ha montato un inverter VLT® su una ventola FD della caldaia da 11 kW, risparmiando 47.000 kWh all'anno e recuperando il costo del capitale in meno di nove mesi.• Diageo ha montato un inverter Danfoss VLT® su una coppia di pompe duty/standby da 132 kW e ha realizzato un risparmio di 37.000 kWh all'anno con un ritorno sull'investimento in 18 mesi a un costo energetico di un margine di 2 pence per unità.Naturalmente questi risparmi rappresentano un enorme risparmio di emissioni di carbonio, questi quattro da soli rappresentano oltre 500 tonnellate di emissioni di carbonio.Danfoss stima che il contributo annuale all'efficienza energetica della produzione di un anno dei propri azionamenti VLT® rappresenti da solo la produzione di energia di una grande centrale nucleare.I risparmi di carbonio oggi possono ovviamente essere scambiati sul mercato del carbonio per ridurre ulteriormente il periodo di ritorno dell'investimento iniziale.È possibile ottenere un'ulteriore riduzione dei costi impostando i costi degli inverter rispetto all'imposta sulle società in quanto attraggono un'indennità di capitale rafforzata (ECA), messa in atto dal governo per stimolare l'adozione di tecnologie efficienti dal punto di vista energetico.Il valore esatto di questa indennità varia a seconda delle circostanze dell'azienda, ma come regola pratica vale una riduzione del costo del capitale di circa il tasso di interesse della banca corrente.Il caso per il controllo intelligente della velocità con inverter di ventilatori e pompe negli edifici è quindi ben fatto e più che adeguatamente dimostrato.Il lato negativo?Beh, semplicemente non ce n'è uno.Anche il costo del capitale iniziale viene così rapidamente compensato dai rendimenti che non c'è un uso più efficace delle risorse di capitale di un'azienda.L'aspetto positivo della loro adozione è un'efficienza inimmaginabile, che consente di restituire ingenti somme di denaro al proprio posto: sulla linea di fondo, livelli migliorati di comfort tutto l'anno e una riduzione vitale delle emissioni di carbonio quando la lotta contro il riscaldamento globale è il dovere di tutti noi.