W każdym zakładzie produkcyjnym podstawowymi instalacjami są instalacje sprężonego powietrza, instalacja parowa i gorącej wody, instalacja pompowa oraz instalacja wentylacji i klimatyzacji. Wszystkie te instalacje napędzane są w przeważającej liczbie przypadków silnikami elektrycznymi. Obecnie w Polsce napędy elektryczne zużywają nawet do 60% całej energii elektrycznej wytwarzanej w ciągu roku, napędy zaś wentylatorów i dmuchaw zużywają około 20% całej wyprodukowanej energii. Nieraz instalacja ta nie ma bezpośredniego udziału i wpływu na produkcję, jednak ma istotny wpływ na komfort załogi oraz jest niezbędna z punktu widzenia bezpieczeństwa i higieny pracy.
Maszyny służące do przetłaczania powietrza można podzielić na trzy podstawowe grupy: ● wentylatory, ● dmuchawy, ● sprężarki.
Wyznacznikiem w tym podziale jest spręż, czyli stosunek ciśnienia uzyskanego na tłoczeniu powietrza pt do ciśnienia na ssaniu ps. Stosując to kryterium można powiedzieć, że wentylatory to takie urządzenia, których spręż jest mniejszy niż 1,13, dmuchawy mieszczą się w granicach 1,13…3, zaś sprężarki – powyżej 3. Wentylatory, w zależności od budowy oraz sposoby napływu i wypływu czynnika, można podzielić na trzy grupy: ● wentylatory osiowe, gdzie przyrost pędu powietrza następuje w kierunku osiowym, ● wentylatory promieniowe, gdzie przyrost pędu powietrza następuje na kierunku promieniowym, ● wentylatory pośrednie, ● wentylatory poprzeczne.
Natężenie przepływu powietrza W trakcie eksploatacji układów wentylatorowych konieczna jest nieraz regulacja natężenia przepływu powietrza wydmuchiwanego. Czasami także, zmiana natężenia przepływu nie tyle jest wymuszana przez operatora, co jest funkcją warunków zewnętrznych takich jak np. zmiana oporów przepływu powietrza w całym powietrznym przewodzie wentylacyjnym wynikłym z zanieczyszczenia filtrów, przymknięcia klap czy zmiany jego długości. Na rysunku 1 przedstawiono charakterystyki wentylatora, charakterystyki oporowe przewodów powietrznych oraz punkt pracy. Jeżeli wentylator pracuje z prędkością obrotową n1, to zależność pomiędzy przyrostem ciśnienia Δpc przez niego wytwarzanym a natężeniem przepływu Q zmienia się według krzywej k1. Przy danej konfiguracji instalacji (zatem określonych oporach przepływu) krzywą oporów jest krzywa r1, zatem punktem pracy układu jest punkt P (przyrost ciśnienia wynosi Δpcp zaś wydatek Qp). Jeżeli zmniejszone zostaną obroty wirnika wentylatora, to charakterystyka urządzenia zmieni się na k2, w przypadku zwiększenia obrotów charakterystyką tą będzie k3. Jeżeli jednocześnie układ instalacji się nie zmieni (czyli opory przepływu), to punkt pracy będzie punktem przecięcia się krzywej r1 z, odpowiednio, krzywą k2 lub k3. Jeżeli jednak, przy nie zmienionej prędkości obrotowej wentylatora n1, zmniejszą się opory przepływu (np. wskutek otwarcia klap), to punkt pracy przesunie się w kierunku większych przepływów do przecięcia się krzywych k1 i r2. W przypadku jednak zwiększenia się oporów, punkt pracy będzie punktem na przecięciu się krzywych k1 i r3 powodując jednocześnie zmalenie natężenia przepływu Q powietrza. Na rysunku 1 zaznaczono ponadto zakres użytecznej pracy urządzenia. Wynika on stad, iż praca układu wentylatorowego powinna odbywać się w warunkach optymalnych, tzn. przy takim natężeniu przepływu, przy którym sprawność η jest maksymalna lub wystarczająco duża. Przy odejściu od warunków optymalnych sprawność procesu spada, zatem ze względu na sprawność procesu zakres pracy ogranicza się. Sposoby regulacji wydatku Drugim, lecz nie mniej ważnym ograniczaniem jest stabilność pracy. W dolnym zakresie przepływów takim ograniczeniem jest punkt A (rys. 1). Dla Q < QA praca wentylatora staje się niestabilna, gdyż danemu przyrostowi ciśnienia odpowiadającemu temu zakresowi odpowiadają dwa różne natężenia przepływu Q zatem mogą się pojawiać niekontrolowane skoki wydatku. Regulację wydatku można dokonać na kilka sposobów. Można tu wyróżnić takie sposoby jak: ● szeregowe lub równoległe włączenie kilku urządzeń, ● zastosowanie kierownic, ● dławienie po stronie ssawnej wentylatora, ● dławienie po stronie tłocznej wentylatora, ● regulacja za pomocą zmiany prędkości obrotowej, ● regulacja obejściowa. (...) Podsumowanie Efektywność energetyczna systemów wentylacyjnych jest pojęciem obejmującym działania na kilku poziomach: od sposobu regulacji samych wentylatorów, poprzez właściwe zaprojektowanie instalacji (nieprzypadkowe i oddalone od siebie punkty nawiewu i wywiewu, unikanie zbytnich przewężeń na przewodach oraz minimalizacja oporów przepływu innego pochodzenia) do właściwego prowadzenia i odpowiedniej synchronizacji współpracy agregatów. Należy dodać, że część omówionych działań można wykonać bezinwestycyjnie lub z niewielkim nakładem finansowym, zatem można uzyskać duży efekt małym kosztem. Konieczna jest również świadomość możliwości uzyskania realnych oszczędności przekładająca się na mniejsze obciążenie dla środowiska. |