Oplægget blev holdt ved InfinIT-arrangementet "Behov og muligheder for intelligent styring af bygningskomplekser" afholdt den 9. oktober 2012. Læs mere om arrangementet på http://www.infinit.dk/dk/hvad_kan_vi_goere_for_dig/viden/reportager/bygningen_der_selv_skruede_ned_for_varmen.htm

1. Energibesparelse ved behovsstyret
ventilation med reguleret indblæsningstryk
Sløseri med eftersyn af klimaanlæg koster
virksomheder millioner
Virksomheder er gået glip af energibesparelser
for millioner, fordi lovpligtige eftersyn af
ventilations- og klimaanlæg ikke efterleves.
Energistyrelsen anslår, at der er op til 25 pct.
at spare ved at justere anlæggene.
Af Jakob Møllerhøj , Ingeniøren
torsdag 16. aug 2012
En af de ting man bør undersøge er at der ikke bruges
unødvendig energi som tabes i spjæld og kanaler
Low cost VAV – slide 1/16

2. MODULERENDE VENTILATION - LOW
– COST VAV TIL KONTORBYGNINGER
+ ÷
V
G
V
Elforsk- PSO støttet projekt
Christian Drivsholm og Hans P. Olsen, TI
projektleder og ventilationskyndig
Henrik Rasmussen and Palle Andersen,
Aalborg Universitet, pa@es.aau.dk
VELUX, Trend Control, Halton
Low cost VAV – slide 2/16

3. Optimering af klima anlæg med MPC
Da klima anlæg står for en stor del af verdens energiforbrug
arbejder flere forskningsgrupper med udvikling af regulerings algoritmer,
typisk MPC, Model Predictive Control, til minimering af energi-omkostninger
til opvarmning afkøling og ventilation
- Udnyttelse af vejrforudsigelser
- Udnyttelse af kendskab til brugen af bygningen
- Udnyttelse af perioder med lave priser
- Udnyttelse af energilagre i bygningsmassen
- Styring af flow på en måde der giver mindst mulige tab i kanaler og spjæld
Vores analyse viste at for kunne realisere besparelsespotentialerne
vil være fordelagtigt at bruge en underlæggende reguleringsstrategi,
som også bygger mere på klassiske reguleringsprincipper
Low cost VAV – slide 3/16

4. + ÷
V
G
V
hk/1121200-ho11
I et ’Constant air volume’ ventilationsanlæg bliver der blæst luft ind med
konstant volumenflow idet ventilatorer kører med konstant hastighed
Luften blæses ind gennem fastindstillede indblæsningsspjæld
Den effekt der skal til for at indblæse et bestemt flow er givet ved
El-effekt = Virkningsgrad*volumenflow*trykfald
Vi forsøger at gøre noget ved de to sidste led

5. I projektet blev en bygning hos Velux opdelt i zoner som hver blev
forsynet med variable spjæld i indblæsning og udsugning
Ventilatorerne blev gjort omdrejningsregulerbare
TI undersøgte forholdene omkring armaturer som blev modificeret
I hver zone er der flere armaturer
Low cost VAV – slide 5/16

6. Skematisk fremstilling
Energitab i kanaler minimeres ved kun at indblæse med nødvendigt flow
Energitab i spjæld minimeres ved at have så lavt tryk som muligt
Spjældene skal være så åbne som muligt - trykket fra ventilatoren reguleres
så det mest åbne spjæld er 90% åbent
Low cost VAV – slide 6/16

7. I dele af analysen har vi kigget på
forenklede modeller
Low cost VAV – slide 7/16

8. Flow styrede ventiler
Simpel model og algoritme til flowregulering:
Low cost VAV – slide 8/16

9. Blokdiagram til trykregulering for max spjældåbning:
Ventilatoren leverer et tryk som påvirker spjældåbninger gennem flowregulatorer.
Flowreferencerne er påvirket af bagved liggende
temperatur eller luftkvalitets regulatorer (ikke vist på diagrammet)
Low cost VAV – slide 9/16

10. Ventilatorligning og trykdynamik
Low cost VAV – slide 10/16

11. Max. opening degree control
Simulering med forskellige flowreferencer
Low cost VAV – slide 7/14

12. Når der anvendes flowsløjfer bliver
reguleringssløjfer for temperatur ikke koblede
System afkoblet med flow sløjfer: Responser ved spring i temperaturreference
From: In(1) From: In(2) From: In(3)
1
To: Out(1)
0
-1
1
To: Out(2)
Amplitude
0
-1
1
To: Out(3)
0
-1
0 1 2 0 1 2 0 1 2
4 4 4
x 10 Time (seconds) x 10 x 10
Low cost VAV – slide 12/16

13. Temperaturregulator med krydskoblinger er elimineret med
Flowtilbagekobling. På de næste slides simuleres hvordan der er
krydskoblinger hvis sløjfen med flowregulering fjernes.
Low cost VAV – slide 13/16

14. Uden flowsløjfer bliver reguleringssløjfer for temperatur koblede:
Spring i temperaturreferencer påvirker temperaturen i anden zone
System med diagonalregulator: Responser for spring i temperaturreference
From: In(1) From: In(2) From: In(3)
1.5
1
To: Out(1)
0.5
0
-0.5
1.5
To: Out(2)
1
Amplitude
0.5
0
1
To: Out(3)
0
-1
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3
4
x 10 Time (seconds) x 104 x 10
4
Low cost VAV – slide 14/16

15. Uden flowsløjfer bliver reguleringssløjfer for temperatur koblede:
En temperatur-forstyrrelse I en zone påvirker temperaturen i en anden
zone.
System med diagonalregulator: Responser ved ved spring i forstyrrelse
System med diagonalregulator: Responser spring i forstyrrelse
From: In(1) In(1)
From: From: In(2)In(2)
From: From: In(3)
From: In(3)
150 1
To: Out(1)
To: Out(1) 100 0.5
0
50
-0.5
0
1
600
To: Out(2)
Amplitude
0.5
To: Out(2)
Amplitude
400
0
200
-0.5
0 1
150
To: Out(3)
0.5
To: Out(3)
100
0
50
-0.5
0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3
0 4 4 4
0 1 2 0
3x 10 1 Time (seconds) x 100
2 3 1 2 3
x 10
4
x 10 Time (seconds) x 104 x 10
4
Low cost VAV – slide 15/16

16. Konklusion:
Ved at indføre omdrejningsregulering kombineret med flowregulerede spjæld
Kan der opnås store besparelser på den elektriske energi med en regulering der
gør flowet behovsstyret ved at regulere temperatur eller CO2
Samtidig kan man opnå et en nem flowstyring uden risiko for pendlinger.
Denne kan danne grundlag for en MPC regulering,
der udnytter de besparelsespotentialer der er i at udnytte
termisk kapacitet til f.eks. natkøling