산업용 냉동 및 산업용 냉각 애플리케이션용 드라이브

Andy Pye는 가변 속도 드라이브가 산업용 냉장 응용 분야에서 식품 및 의약품과 같은 제품을 냉각 상태로 유지하는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴봅니다.

약 200년 동안 냉장 기술 다음과 같은 필수 상품 및 서비스 제공을 점진적으로 지원했습니다.

• 식품 보존
• 의료 절차
• 지역 난방 및 냉방

이 산업은 지구 온난화와 관련하여 오존층을 고갈시키는 유해한 냉매의 결과로 잘 문서화된 부정적인 환경 영향으로 인해 상처를 입었습니다. 몬트리올과 교토 의정서에 서명한 후 1988년과 2005년 사이에 CFC, HCFC 및 HFC의 생산량을 90% 줄이는 등 상당한 진전이 있었습니다.

그러나 지금부터 2050년 사이에 세계 인구가 90억으로 증가할 것으로 예상되고 기대 수명이 길어짐에 따라 냉동 관련 프로세스와 관련된 모든 자원의 소비는 수요가 크게 증가할 것임을 의미합니다.

에너지 소비가 환경에 미치는 영향

에너지 사용은 일반적으로 모든 냉동 공장에서 가장 큰 비용 센터를 제공합니다. 이미 냉동 장비의 에너지 소비는 전 세계 전력 사용량의 15%를 차지합니다(선진국에서는 종종 20% 이상). ). 대부분의 국가에서는 여전히 화석 연료를 사용하여 전기를 생산하므로 냉동 장비의 사용으로 인한 지구 온난화에 더욱 큰 영향을 미치고 있습니다.

따라서 다음이 시급합니다.

• 냉동 장비의 성능 계수(COP) 개선(즉, 단위당 전력 소비 감소 ).
• 건물 전체에 에너지 소비에 대해 보다 통합되고 고도로 제어되는 시스템을 구축합니다.
• 오존층에 해를 끼치거나 CO2를 배출하지 않는 새로운 냉매로 교체하십시오.
• 모범 사례를 수용하는 고효율 냉동 솔루션의 전 세계 적용 범위를 확대합니다.

많은 냉장 및 공조 시스템 보다 효율적이고 컴팩트하며 환경 친화적이며 설치 및 유지 관리가 쉬운 안정적인 프로세스가 필요합니다. 냉각 요구 사항은 주변 조건, 점유 및 사용, 조명과 같은 요인으로 인해 낮과 연중 광범위하게 달라집니다.

또한 병원, IT 및 통신과 같은 영역에서는 안정적이고 정확한 온도 및 습도 제어가 필요할 수 있습니다. 학교, 식당 및 사무실 건물과 같은 응용 분야에서는 냉각 시스템이 부하의 광범위한 일일 변화에 적응할 수 있어야 합니다.

발효, 성장 터널 및 산업 공정과 같은 공정 냉각 응용 분야에서는 생산 품질을 확보하기 위해 정확한 온도 설정이 필요합니다.

냉각 용량을 조절하는 몇 가지 방법이 있습니다. 냉장 또는 공조 및 난방 시스템에서. 에어컨에서 가장 일반적인 것은 단순한 온-오프 사이클링, 고온 가스 바이패스, 사용(아니거나)입니다. ) 액체 주입, 다중 압축기 구성 및 인버터 기술 .

용량 조절 애플리케이션 요구 사항에 대한 냉각 수요에 냉각 용량을 맞추는 방법입니다. 압축기는 냉각 출력을 조절하기 위해 다양한 모터 속도로 작동하도록 특별히 설계되었습니다. 인버터는 압축기 모터 속도를 제어하여 냉각 용량을 조절합니다.

가변 속도 기술 HVACR, 정밀 제어 및 공정 냉각 애플리케이션, 패키지 또는 분할 에어컨 장치, 옥상, 냉각 장치, 정밀 냉각 장치, VRF 및 응축 장치에 구현할 수 있습니다.

영구 자석 모터가 있는 고성능 드라이브를 사용하면 산업용 냉동 제품의 에너지 효율성이 극대화됩니다. 일반적인 설치에서는 성능 계수(COP)가 약 15% 증가하여 막대한 에너지 절약과 수명 주기 비용 절감을 얻을 수 있으며 투자 수익은 12개월 미만인 경우가 많습니다.

압축기와 드라이브는 함께 작동하고 전용 애플리케이션에 적합해야 합니다. 드라이브는 압축기 속도를 조절하고 압축기 작동 한계를 벗어나 작동하는 것을 방지합니다. 인버터 주파수 드라이브 난방, 환기 및 공조(HVAC) 또는 냉장을 위해 특별히 개발된 알고리즘을 사용해야 합니다. 이러한 알고리즘을 통해 시스템이 애플리케이션 제약 내에서 실행될 수 있습니다.

VRF(Variable Refrigerant Flow) 장치는 매우 널리 사용되는 냉각 또는 가열 및 냉각용 가역 시스템입니다. 건물 소유주와 거주자 모두를 위한 유연성과 안정성을 손상시키지 않으면서 에너지 효율성, 높은 편안함 및 설치 용이성을 결합합니다. VRF 시스템은 인버터 기술을 광범위하게 사용합니다.

변속 드라이브를 사용한 에너지 절약의 예

Unidrive SP 제품군의 대형 독립형 가변 속도 AC 드라이브를 설치하면 Portadown(북아일랜드) 식품 제조업체인 Henry Denny의 냉장실에서 온도 제어가 향상되었으며 약 1000파운드의 막대한 비용을 절감할 수 있게 되었습니다. 연간 전기 요금 23,400 - 발전소 총 전력 사용량의 50% 절감!

이 회사는 광범위한 파이, 소시지 롤, 페이스트리 및 코티지 파이를 제조하고 20개의 냉장실 복합 단지는 회사 자체 생산 생산량뿐만 아니라 이 사이트가 북아일랜드의 지역 유통 창고 역할을 하기 때문에 막대한 양을 저장합니다. , 또한 Kerry Group의 다른 회사에서 생산한 수천 개의 치즈, 버터, 햄 및 베이컨을 보유하고 있습니다.

다른 곳에서는 캐나다 캘거리의 식료품 사업에서 냉장 공장의 에너지를 35% 절약하고 있습니다. 여기에서 두 개의 새로운 압축기와 응축기 냉각기로 구성된 새로운 냉각 시스템과 회사는 운영 비용을 최소화해야 했습니다. 쿨러당 하나의 가변 속도 Commander SK AC 드라이브가 모든 팬을 동시에 제어합니다. 드라이브는 맞춤 설계된 패널에 통합되어 있습니다.

일년 중 대부분의 기간 동안 콘덴서는 전체 용량의 일부만 사용합니다. 이전 시스템에서 콘덴서 냉각 제어는 고정 속도 팬을 쌍으로 켜고 끄기 위해 접촉기를 사용하여 달성되었습니다. 그 결과 팬이 지속적으로 순환하고 필요한 미세 온도 제어를 제공하지 못했습니다.

압력 설정값이 지속적으로 초과되었기 때문에 냉매의 과도한 팽창 및 수축으로 인해 라인의 기계적 피로가 발생했습니다. 시간이 지나면 배관이나 커넥터가 고장날 수 있습니다.

절반 속도로 작동하는 4개의 모터는 최대 출력의 2개 모터보다 훨씬 적은 에너지를 사용합니다. 또한 팬 속도의 부드러운 변경은 반복적인 시동보다 에너지를 덜 사용합니다. 이 VFD 제어 시스템에서 , 에너지가 크게 절약될 뿐만 아니라 압력과 온도가 매우 정확하게 조절되어 전체 시스템에 대한 스트레스가 줄어듭니다.

관련 법규

적용되는 표준 및 법률은 ISO 50001(에너지 관리 표준) 및 계절별 성능 부분 부하 효율 입법(SEER)입니다.

ISO 50001:2011은 에너지 관리 시스템을 구축, 구현, 유지 및 개선하기 위한 요구 사항을 지정합니다. 그 목적은 조직이 에너지 효율성, 에너지 사용 및 소비를 포함하여 에너지 성과의 지속적인 개선을 달성하기 위해 체계적인 접근 방식을 따를 수 있도록 하는 것입니다. ISO 50001:2011은 조직에 의해 모니터링되고 영향을 받을 수 있는 에너지 성과에 영향을 미치는 모든 변수에 적용됩니다. 에너지 성과에 기여하는 장비, 시스템, 프로세스 및 인력에 대한 측정, 문서화 및 보고, 설계 및 조달 관행에 적용 가능한 요구 사항을 지정합니다.

유럽에서 냉동 장비, 냉각기 및 에어컨의 계절 효율성은 Eurovent 인증 회사에서 정의한 ESEER(European Seasonal Energy Efficiency Ratio)로 평가되는 경우가 많습니다. 영국에서는 ESEER과 유사하지만 부하 프로파일 가중치 계수가 다른 냉동 및 공조 제품에 대한 계절 에너지 효율 비율(SEER)이 단순화된 건물 에너지 모델( SBEM) 소프트웨어이며 영국 및 유럽 연합 내의 신축 건물에 대한 EPC(에너지 성능 인증서) 생산에 사용됩니다. 둘 다 건물의 에너지 성능에 관한 유럽 지침(EPBD)의 일부입니다.

SEER의 공식은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
SEER =a(EER@25% 로드) + b(EER@50% 로드) + c(EER@75% 로드) + d(EER@100% 로드)
여기서 a,b,c,d는 제안된 애플리케이션과 관련된 부하 프로필 가중 요소입니다.

미국의 ESEER와 유사한 표준은 통합 에너지 효율 비율(IEER)입니다.

ESEER은 다양한 계절 공기 또는 수온에 대해 전체 및 부분 부하 작동 에너지 효율 비율(EER)을 결합하고 적절한 가중치 계수를 포함하여 계산됩니다.