AIR COMFORT AIR TREATMENT AIR HANDLING UNITS PUHALTIMEN VAIHTO» OPAS ILMANKÄSITTELYKONEEN PUHALTIMEN VAIHTOON
2 Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 1. JOHDANTO Vanhoissa ilmankäsittelyjärjestelmissä on usein ongelmia sekä puhaltimien energiankulutuksen, äänitason että lisääntyvän huoltotarpeen kanssa. Jos ilmankäsittelykone on muilta osin kunnossa, on puhaltimen vaihto oikea ratkaisu. Puhaltimen nykyaikaistaminen siirtää parhaimmillaan koko koneen uusimistarvetta 10-15 vuodella. Oli puhaltimen vaihdon syy mikä tahansa, tulisi aina myös selvittää, onko nykyinen ilmavirta riittävä ja oikea. Esimerkiksi tilojen käyttötarkoitus ja/tai määräykset ovat saattaneet vuosien varrella muuttua. Puhaltimen vaihto on aina resursseja vaativa toimenpide, mutta oikean kokonaisilmavirran selvittämisestä ei synny suurta kustannusta. Jos päädytään ilmavirtojen lisäämiseen, tulee myös selvittää, onko ilmanvaihtojärjestelmässä komponentteja, jotka rajoittavat ilmavirran lisäämistä. Nykyään pyritään mahdollisimman alhaiseen kokonaisenergiankulutukseen sisäilmaston laadusta tinkimättä. Tällöin on hyvä harkita esim. vapaajäähdytystä ilmanvaihdon avulla. Normien ja määräyksien mukaan mitoitettuun tilanteeseen verrattuna ylimitoitetulla ilmavirralla on mahdollista saada vapaajäähdytystä 89 % ajasta Helsingin leveyspiirillä. Perusteena puhaltimen vaihdolle on yleensä jokin seuraavista: 1. Halutaan säästää sähköenergiaa 2. Halutaan vähentää huoltotarvetta 3. Halutaan korvata vanha, kulunut tai rikkinäinen puhallin 4. Halutaan vähentää äänihaittoja 5. Ilmanvaihto halutaan muuttaa tarpeenmukaiseksi (= lämpö- ja sähköenergian säästö) 6. Halutaan lisätä ilmavirtaa Vaihtotyön kulku puolestaan riippuu ensisijaisena perusteena olevasta tavoitteesta. Yleensä kaikki muutkin edellä mainitut tavoitteet täyttyvät vaihtotyön myötä. Vaihtopuhaltimen valinta Riittääkö nykyinen ilmamäärä? Kyllä Onko nykyinen toimintapiste tiedossa? Kyllä Puhallinvalinta perustuen ilmavirtaan ja paineenkorotukseen. Puhaltimen ja moottorin optimointi tehdään Centriwarevalintaohjelmalla. Kun puhaltimen fyysinen koko on tiedossa, varmistetaan haalaukset ja se, että uusi puhallin mahtuu vanhaan puhallinosaan. Ei Ei Onko nykyinen toimintapiste tiedossa? Ei Onko ilmanvaihtopiirustuksia tai muita puhaltimen asiakirjoja? Kyllä Selvitä asiakirjoista puhaltimen toimintapiste. Luultavimmin ainakin ilmamäärä löytyy. Konekorteista myös paineenkorotus. Kyllä Ei Ilmanvaihtosuunnittelija ja tilaaja yhteisymmärryksessä päättävät ilmamäärän. Suunnittelija määrittelee painehäviön. Mittaa nykyinen toimintapiste (q, Δp). Tai selvitys voidaan tehdä mittaamalla moottorin sähköteho. Tai Kaaviomitoitus (s. 9) (jos nykyinen ilmamäärä riittää) Kuva 1: Vaihtopuhaltimen valinta
Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 3 2. UUDEN PUHALTIMEN MÄÄRITTÄMINEN JA VALINTA 2.1 Puhaltimen toimintapiste Puhaltimen toimintapisteen määräävät paineenkorotus Δp [Pa] ja ilmavirta q [m3/s]. Kaikki puhaltimet päätyvät kaikissa järjestelmissä määrättyyn toimintapisteeseen määrätyllä pyörimisnopeudella. Δp Yksi järjestelmäkäyrä, yksi puhallin, kolme pyörimisnopeutta Viereisessä diagrammissa vaaka-akseli edustaa ilmavirtaa q ja pystyakseli paineenkorotusta Δp. Violetti toisen asteen käyrä edustaa tietyn ilmanvaihtojärjestelmän (koneosat, kanavisto ja päätelaitteet) ilmavirran ja paineenkorotustarpeen suhdetta. Punaiset käyrät ovat tietyn puhaltimen suorituskäyriä kolmella eri pyörimisnopeudella. Puhaltimen tehontarve on kuvattu suorakulmiona, joka muodostuu vaaka- ja pystyakseleiden, puhallinkäyrän ja ilmanvaihtojärjestelmäkäyrän leikkauspisteiden väliin (harmaa suorakulmio). Ilmanvaihtojärjestelmän paineenkorotustarve kasvaa ilmavirran toisessa ja puhaltimen tehontarve kolmannessa potenssissa. Esimerkiksi lisättäessä järjestelmän ilmavirtaa q 25 % paineenkorotustarve kasvaa n. 60 % ja puhaltimen Kuva 2: Järjestelmäkäyrä tehontarve kasvaa noin kaksinkertaiseksi. Tämä vaikeuttaa ilmavirran lisäämistä olemassa olevaan järjestelmään. Vaikka uusi puhallin kykenisi saavuttamaan uuden toimintapisteen, se kuluttaa paljon sähköä ja ääniongelmat saattavat lisääntyä. Ilmavirran hetkellinen lisääminen esim. kesällä ylilämmön poistamiseksi on kuitenkin lyhytaikaisena toimenpiteenä harkitsemisen arvoista monessa kohteessa. 2.2 Menetelmät järjestelmäkäyrä = vakio Jos puhaltimen vaihtotyötä ohjaa se, että halutaan [1] säästää sähköenergiaa, [2] vähentää huoltotarvetta, [3] korvata kulunut / rikkinäinen puhallin tai [4] vähentää äänihaittoja ja jos ilmavirta on riittävä ja se täyttää määräystason, koostuu työ seuraavista vaiheista: 1. Määritetään nykyisen puhaltimen toimintapiste 2. Valitaan uusi puhallin (varmistetaan haalaus) 3. Varmistetaan, että puhallinkammiossa on riittävästi tilaa uudelle puhaltimelle 4. Haalaus 5. Asennus sähkötöineen η puhallin = vakio Jos puhaltimen vaihtotyötä ohjaa se, että halutaan [5] muuttaa ilmanvaihto tarpeenmukaiseksi tai [6] lisätä ilmavirtaa, sisältää vaihtotyö kaikki edellä mainitut vaiheet, mutta tämän lisäksi tulee varmistaa ilmankäsittelyjärjestelmän muiden komponenttien toiminta muuttuvan ilmavirran järjestelmässä. Ilmavirtojen lisääminen ja tarpeenmukainen ohjaus on nykyaikaista ilmanvaihtoa. Koska nykyaikaiset puhaltimet lähes poikkeuksetta sisältävät mahdollisuuden ilmavirran portaattomaan säätöön (PM- ja EC-moottorit), tulisi mahdollisuutta myös hyödyntää. Ilmavirran tarpeenmukainen säätö on kaikista yksittäisistä energiansäästötoimenpiteistä kannattavin. Useimmiten ilmavirtojen vähentämisestä ei koidu merkittäviä ongelmia, mutta alilämpöisen ilman tuonti huonetilaan saattaa aiheuttaa veto-ongelmia. Tässä ongelmakentässä suunnittelua ja toteutusta ohjaa Fläkt Woodsin Optimixtuloilmalaitteen tekninen esite. Tärkeä ja usein unohdettu mahdollisuus on vapaajäähdytyksen hyödyntäminen ilmavirran ylimitoittamisella. Usein on tilanteita, jolloin rakennuksessa on ylilämpöä ja ulkolämpötila on alhaisempi kuin sisälämpötila. Tällöin ulkoilmaa voidaan käyttää rakennuksen jäähdyttämiseen, mikä ei kuitenkaan ole täysin ongelmatonta. Tiloissa, joissa on vähäiset lämpökuormat (ikkunat pohjoiseen, energiatehokkaat valaisimet ja vähän tietokoneita), voi ilmamäärien lisäys ilman huonekohtaisia säätimiä aiheuttaa vetoa. Tätäkin mahdollisuutta kannattaa kuitenkin arvioida puhaltimen vaihdon yhteydessä.
4 Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 3. Nykyisen puhaltimen toimintapisteen (Δp, q) määrittäminen Nykyisen puhaltimen toimintapisteen (Δp, q) määrittämiseen voidaan käyttää 1. dokumentaatiota, 2. kilpitietoja, 3. ilmavirran ja paineenkorotuksen mittaamista, 4. puhaltimen sähkötehoa tai 5. kokemusperäistä taulukkomitoitusta. 3.1. Dokumentaatio (piirustukset, kojeluettelo) Vanhojen suunnitelmien löytäminen saattaa olla vaivalloista, mutta siitä huolimatta se on paras tapa selvittää nykyinen ilmanvaihdon taso. Piirustuksiin merkityt ilmavirrat ovat todennäköisesti riittävät, koska ne perustuvat rakentamisen aikaisiin rakentamismääräyksiin. Järjestelmä on kuitenkin saattanut vuosien varrella rappeutua, joten mittaamalla ei välttämättä päädytä alkuperäiseen ilmavirtaan. Suunnittelutoimisto Kohteen nimi LVI-KOJELUETTELO Työ- ja piirustuksen Kohteen osoite numero Tunnus Laitteen nimi Vaikutusalue Sijainti Ilma Teho Neste dm 3 /s, 1/2 dm 3 /s, 1/1 C kj/kg C kj/kg Pa max SFP kw dm 3 /s C, m C, p % glyk. kpa max PF-A1 Poistoilmapuhallin As. Ja yhteist. Porras A Vesikatto 435 660 0,53 SC-A1 Taajuusmuuttaja PF-A1 Portaan A laitetila 1TK-A2 Tuloilmakoje Kerhohuone WC 64 2,5 PF-A2 Poistoilmapuhallin Kerhohuone Vesikatto 64 0,55 PF-A3 Poistoilmapuhallin Porrashuone Vesikatto 40 60 0,53 PF-A4 Poistoilmapuhallin Hissikuilu Vesikatto 30 0,53 PF-A5 Poistoilmapuhallin Alapohja Vesikatto 40 0,55 PF-A6 Poistoilmapuhallin Hissikonehuone 15 0,53 PF-B1 Poistoilmapuhallin As. Ja yhteist. Porras B Vesikatto 445 670 0,52 Kuva 3: Esimerkki kojeluettelosta Piirustusten etsimiseen kannattaa panostaa. Piirustukset saattavat löytyä esimerkiksi rakennuksen lämmönjakohuoneesta, ilmankäsittelykonehuoneesta tai väestösuojasta. Myös rakennusvalvontavirastosta tulisi löytyä kaikkien kohteiden suunnitelmat, aina niitä ei kuitenkaan sieltä löydy. Kun nykyisen puhaltimen toimintapiste on selvinnyt, on uuden puhaltimen valinta helppoa. Uuden puhaltimen mitoitukseen voi käyttää esim. Fläkt Woods Oy:n Centriware-mitoitusohjelmaa tai mitoitukseen tarvittavat tiedot voi lähettää paikalliselle Fläkt Woodsin laitemyyjälle, joka tekee mitoitustyön ja neuvoo oikean puhallinvalinnan tekemisessä. + - 1 TK 30 + 584 1 TK 10 + 2293 1 TK 20 + 3200 Kuva 4: Esimerkki ilmankäsittelyjärjestelmän toimintakaaviosta
Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 5 3.2. Kilpitiedot Urakoitsija kiinnittää lähes poikkeuksetta ilmanvaihtokoneen kylkeen laitekilven (kuva 5), josta käy ilmi ilmavirta. Ongelmana on yleensä se, että puhaltimen paineenkorotusta tai järjestelmän painehäviötä kyseisellä ilmavirralla ei ole merkitty mihinkään. Mitoitustiedot saattavat löytyä myös ilmanvaihtokoneen valmistajan laitekilvestä (kuva 6). Kuvassa olevan Ilmateollisuus Oy:n ilmanvaihtokoneen puhallinkoteloon kiinnitetyn laitekilven kaltainen merkintä on paras mahdollinen apu, koska siinä on merkittynä ilmavirta, paineenkorotus ja puhaltimen akseliteho. Kuva 5: Ilmanvaihtokoneen laitekilpi, josta käy ilmi ilmavirta. Kuva 6: Puhaltimen laitekilpi, josta käy ilmi ilmavirta (qv), puhaltimen kokonaispaineenkorotus (PtF) ja akseliteho (PA). Hihnakäyttöisen puhaltimen pyörimisnopeuden selvittäminen Puhallinpyörät Lähes kaikki saneerattavat puhaltimet ovat hihnakäyttöisiä. Hihnakäyttöisyys tarkoittaa sitä, että sähkömoottori pyörittää puhallinta hihnan välityksellä. Aikoinaan tämä oli ainoa keino saadaa puhaltimen pyörimisnopeus tarkkaan halutuksi, koska sähkömoottoreita saadaan ainoastaan tietyillä pyörimisnopeuksilla (esim. 750, 1500 tai 3000 r/min) ja taajuusmuuttajia ei ollut käytössä. Kun halutaan selvittää hihnakäyttöisen puhaltimen pyörimisnopeus, on selvitettävä moottorin pyörimisnopeus ja lisäksi moottorin ja puhaltimen akselilla olevien hihnapyörien halkaisijat. Kun nämä lähtötiedot on selvitetty, voidaan puhaltimen pyörimisnopeus laskea alla olevan ohjeen mukaan. Kun tiedetään puhaltimen tuotekoodi, puhaltimen pyörimisnopeus ja ilmavirta, niin puhaltimen toimintapiste saadaan selvitettyä puhallinkäyrästön avulla. Ympyrän ympärysmitta = π*d D1 D2 A Kuva 7: Välityspyörien (hihnapyörien) pyörimisnopeus on suoraan verrannollinen halkaisijoiden suhteeseen. Kuvan halkaisijoiden suhde on ½. Tämä tarkoittaa että toisiopyörä (tässä tapauksessa isompi), eli se joka ei ole moottorin päässä, pyörii puolella nopeudella verrattuna moottorin pyörimisnopeuteen. Kuva 8: Pyörien suhde on 225/280. Kun moottorin pyörimisnopeus on 1500 r/min (nelinapainen moottori) on puhaltimen pyörimisnopeus: 1500 r/min x 225 mm = 1205 r/min 280 mm
6 Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 3.3. Ilmavirran ja paineenkorotuksen mittaaminen Mittaamalla puhaltimen ilmavirta ja paineenkorotus saadaan puhaltimen nykyinen toimintapiste selville tarkasti. Joissakin puhaltimissa on valmiina varustus ilmavirran ja/tai paineenkorotuksen mittausta varten. Valmiiksi asennettuja varusteita on monenlaisia ja niiden tarkkuuteen tulee suhtautua varauksella. Kun ilmavirta ja paine on selvitetty, tulee vielä arvioida mitatun ilmavirran oikeellisuus ja riittävyys. 3.3.1 Ilmavirran mittaaminen kanavasta Ilmastointikanavassa kulkeva ilmavirta voidaan laskea virtausnopeuden ja kanavakoon perusteella. Pienissä kanavissa virtausnopeus mitataan ainoastaan kanavan keskeltä ns. yksipistemittauksena. On kuitenkin otettava huomioon, että ilman virtausnopeus on suurempi kanavan keskellä kuin reunoilla, tästä johtuen mittausvirhe saattaa olla merkittävä. Koska tässä oppaassa käsitellään puhaltimen vaihtoa on ilmavirrat ja siten myös kanavakoot yleensä suurehkoja. Tällöin mittaus suoritetaan ns. viisipistemittauksena. Ilman virtausnopeus mitataan kuvan mukaisesti viidestä eri pisteestä ja ilmavirran laskemiseen käytetään mitattujen nopeuksien keskiarvoa. Reunoissa olevien mittauspisteiden etäisyys kanavaseinästä on noin 10% kanavan halkaisijasta. 2 a L > 10 H 1 5/6 3 H 4 Kuva 9 Kuva 10 Ympyrän pinta-ala lasketaan halkaisijan avulla. Pyöreän kanavan pinta-ala A = π x D 2 4 Ilmavirta on pinta-ala kerrottuna nopeudella. q [m 3 /s] = A [m 2 ] x v [m/s] Koska puhaltimen mitoituksessa ilmavirran yksikkönä käytetään m³/s, kannattaa koko ajan pysyä metrisessä skaalassa. Täten Ø 400 mm kanava on Ø 0,4 m ja nopeus kanavassa aina m/s. Kanavakoko Ø [m] Taulukko 1 Pintaala A [m²] 0,160 0,020 0,200 0,031 0,250 0,049 0,315 0,078 0,400 0,126 0,500 0,196 0,630 0,312 0,800 0,503 1,000 0,785 1,200 1,131 Viereisessä taulukossa (Taulukko 1) on tavallisimpien kanavakokojen pinta-ala. Ensimmäisessä sarakkeessa ovat tutut kanavakoot metrisinä, toisessa niiden pinta-ala. Esim. Ø 500 ja siinä nopeus 5 m/s. Taulukosta 1 saadaan ko. kanavan pinta-ala. 0,196 m² x 5 m/s = 0,98 m³/s.
Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 7 Taulukossa 2 on kanavakoon lisäksi ilman nopeus välillä 2,5 ja 8 m/s. Taulukosta voidaan suoraan lukea ilmavirta, kun tunnetaan kanavakoko ja ilman nopeus. Taulukko ilmamäärän arviointiin nopeuden ja kanavakoon perusteella v [m/s] [m] 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 0,160 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,200 0,08 0,09 0,11 0,13 0,14 0,16 0,17 0,19 0,20 0,22 0,24 0,25 0,250 0,12 0,15 0,17 0,20 0,22 0,25 0,27 0,29 0,32 0,34 0,37 0,39 0,315 0,19 0,23 0,27 0,31 0,35 0,39 0,43 0,47 0,51 0,55 0,58 0,62 0,400 0,31 0,38 0,44 0,50 0,57 0,63 0,69 0,75 0,82 0,88 0,94 1,01 0,500 0,49 0,59 0,69 0,79 0,88 0,98 1,08 1,18 1,28 1,37 1,47 1,57 0,630 0,78 0,94 1,09 1,25 1,40 1,56 1,71 1,87 2,03 2,18 2,34 2,49 0,800 1,26 1,51 1,76 2,01 2,26 2,51 2,76 3,02 3,27 3,52 3,77 4,02 1,000 1,96 2,36 2,75 3,14 3,53 3,93 4,32 4,71 5,11 5,50 5,89 6,28 1,200 2,83 3,39 3,96 4,52 5,09 5,65 6,22 6,79 7,35 7,92 8,48 9,05 Taulukko 2 3.3.2 Paineen mittaus ΔP [Pa] Paineen mittaukseen vaaditaan paine-eromittari. Ilmavirran suunnassa ennen puhallinta vallitsee aina alipaine ja puhaltimen jälkeen ylipaine (kuvassa 12 punainen viiva). Koko järjestelmän suurin alipaine sijaitsee juuri ennen puhallinta, ja suurin ylipaine juuri sen jälkeen. Puhaltimen paineenkorotus on noiden kahden pisteen kokonaisero (kuvassa p max - p min.). Staattinen paine Dynaaminen paine Kokonaispaine pmax v p t p t p s p d p t p a p a p s p s dp pmin Kuva 11: Paine kanavassa ja periaatekuva mittauksesta Kuva 12: Paineen mittaus paine-eromittarilla 3.4. Puhaltimen sähköteho Vanhan puhaltimen sähkömoottorin nimellistehoa (kilpitehoa) voidaan pitää yhtenä mitoituskriteerinä, mikäli muita tarkempia menetelmiä ei voida käyttää. Jos tiedetään ilmavirta, mutta ei tarvittavaa paineenkorotusta, niin on mahdollista valita uusi puhallin saman tehoisella moottorilla kuin vanha ja luottaa siihen, että vanhassa puhaltimessa on todennäköisesti häviöitä, joita uudessa puhaltimessa ei ole (vrt. vanha hihnakäyttöinen puhallin / uusi kammiopuhallin) ja lisäksi uudessa puhaltimessa on todennäköisesti parempi hyötysuhde kuin vanhassa puhaltimessa (vrt. vanha eteenpäin kaartuvilla siivillä oleva puhallin / uusi taaksepäin kaartuvilla siivillä oleva puhallin). Tätä mitoitustapaa emme kuitenkaan suosittele, koska tällä tavalla hyvän lopputuloksen saavuttaminen on huomattavasti epävarmempaa kuin tarkan selvityksen perusteella valitulla puhaltimella. Kuvassa 7 näkyy sähkömoottorin kilpi, josta käy selville kyseisen moottorin nimellisteho (maksimi akseliteho).
8 Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen Kolmivaihemoottorin sähkötehon mittaaminen Jos halutaan sähkötehon kautta selvittää puhaltimen toimintapiste, on moottorin verkosta ottaman tehon mittaaminen tarkempi tapa, kuin pelkän moottorin kilpitietoihin perustuva selvitys. Moottorin verkosta ottaman tehon mittaaminen on sähkömiehen työtä, joten tämä työ tulee teettää sähköalan ammattihenkilöllä. Mittaus on helpointa tehdä sähkökeskuksessa, koska puhaltimen tulee käydä normaalitilanteessa. Vaiheet mitataan pihtimittarilla yksitellen, kuvan 14 osoittamalla tavalla, tai sitten käytetään vaiheiden samanaikaiseen mittaukseen soveltuvaa laitetta. Mikäli vaiheet mitataan erikseen, niin yhtälössä 1 käytetään mittaustulosten keskiarvoa. Mittauksia tehtäessä on huomioitava, ettei niitä voi tehdä taajuusmuuttajan ja sähkömoottorin välistä. Mikäli vanhan puhaltimen pyörimisnopeuden säätöön käytetään taajuusmuuttaja, niin siitä voi yleensä lukea moottorin verkosta ottama teho. Yhtälöstä 2 näet riippuvuussuhteen puhaltimen sähkömoottorin sähköverkosta ottaman tehon, järjestelmän ilmanvirran ja tarvittavan paineenkorotuksen välillä. Kun puhaltimen verkosta ottama teho on selvitetty, niin on mahdollista käyttää kokemusperäistä kaaviomitoitusta. Kuva 13: Kuvan moottorissa on laitekilpi josta moottorin mitoitusteho käy ilmi. P moottori = 3 x 400V x A (mitattu keskiarvo) x cosφ P moottori = Teho [kw] (kaavaan 1 sijoitettava teho) U = Jännite [V] (normaalisti 400V) I m.k. = Virta [A]. (eri vaiheiden virran keskiarvo] cosφ = moottorin kilvestä saatava vaihekulma Yhtälö 1 P moottori = Δp x Q η P moottori x η = Q Δp P moottori = mitattu sähköteho Δp = järjestelmän kokonaispainehäviö Q = ilmavirta η = puhaltimen, välityksien, moottorin ja käyttöjen kokonaishyötysuhde. Yhtälö 2 Kuva 14: Puhallinmoottorille menevä virta mitataan moottorikaapelista pihtimittareilla 5. Kokemusperäinen kaaviomitoitus Jos paineenkorotus ei käy ilmi mistään dokumentaatiosta eikä mittaaminen syystä tai toisesta onnistu, voidaan se päätellä ilmavirran, rakentamisvuoden ja järjestelmän painehäviön keskinäisistä suhteista. Tällä kokemusperäisellä tavalla päästään arvoon, joka on todennäköisesti melko lähellä totuutta. Menetelmä soveltuu käytettäväksi tavanomaisessa ilmanvaihtojärjestelmässä, jossa ei ole normaalista poikkeavaa painehäviötä. Seuraavalla sivulla olevissa kaavioissa on kokemusperäisesti haettu asennusvuoden, paineenkorotuksen ja ilmavirran suhdetta. Kun asennusvuosi on tiedossa voidaan puhallin määritellä mitatun sähkötehon tai ilmavirran perusteella. Ylemmässä kaaviossa (A) risteyskohdasta on luettavissa sähkötehon funktiona ilmamäärä, alemmasta kaaviosta (B) ilmavirran funktiona tarvittava paineenkorotus. Kaaviomitoitusta käytettäessä on aina hyväksi tehdä ristiintarkastuksia eri tiedossa olevilla tiedoilla.
Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 9 Kaaviossa A on puhaltimen ilmavirta asennusvuoden ja ottotehon perusteella. Vasemmalla pystyakselilla mitattu sähköteho ja alhaalla x-akselilla asennusvuosi. Näiden risteytyksestä luetaan ilmavirta. Punaisilla katkoviivoilla merkityssä esimerkissä vuonna 1981 asennetun puhaltimen mitattu ottoteho on 8kW. Näiden tulemana ilmavirta on n. 5,5 m³/s. Kaaviossa B sama risteyskohta 5,5 m³/s ja asennusvuosi 1981 antaa koko järjestelmän painehäviöksi n. 730 Pa. Täten puhaltimen toimintapiste olisi 5m³/ ja 730 Pa. 20,0 kw 18,0 16,0 10m³/s 14,0 9m³/s 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 8m³/s 7m³/s 6m³/s 5m³/s 4m³/s 3m³/s 2m³/s 2,0 0,0 1m³/s Asennusvuosi 1000 Δp 10m³/s 900 9m³/s 8m³/s 800 7m³/s 6m³/s 700 600 5m³/s 4m³/s 3m³/s 2m³/s 1m³/s 500 Asennusvuosi 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Kaavio A Kaavio B
10 Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen Sähkömoottoreista Yleisimmät sähkömoottorityypit ilmanvaihtolaitoksissa ovat asynkroninen oikosulkumoottori (AC) ja uusina vaihtoehtoina korkean hyötysuhteen kestomagneettimoottorit (EC- ja PM-moottorit). Näiden sähkömoottoreiden hyötysuhteet ovat yleensä luokkaa 70-90%. Pienitehoisissa moottoreissa (<1 kw) sähköisesti kommutoidut kestomagneettimoottorit (EC) ovat hyötysuhteeltaan 10-20% parempia kuin kuin AC-moottorit. Lisäksi kestomagneettimoottoreiden hyötysuhteet eivät heikkene yhtä voimakkaasti kuin AC-moottoreiden, kun niiden nimellispyörimisnopeutta säädetään alaspäin. Hyötysuhde määrittää miten tehokkaasti moottori muuntaa sähköenergian mekaaniseksi työksi. Kansainvälinen sähkötekniikan komissio IEC on julkaissut energiatehokkuusstandardin IEC 60034-30:2008, jossa määritetään ja yhtenäistetään maailmanlaajuisesti matalajännitteisten (<600 V) 0,75-375 kw kolmivaihemoottoreiden hyötysuhdeluokat. Hyötysuhdeluokat huonommasta parempaan ovat IE1, IE2 ja IE3. Moottorin nimellistehon valinta suhteessa tarvittavaan mekaaniseen tehoon on erittäin tärkeää, jotta moottori toimisi parhaalla mahdollisella toiminta-alueella. Alimitoitetulla moottorilla ei savuteta haluttua ilmavirtaa ja tarpeettomasti ylimitoitetulla moottorilla sähkökulutus kasvaa, koska se ei toimi parhaalla hyötysuhdealueellaan. Kun sähkömoottoreiden pyörimisnopeutta ohjataan taajuusmuuttajalla on huomioitava myös itse taajuusmuuttajan hyötysuhde. Virheellisen käsityksen mukaan taajuusmuuttajalla ohjattua oikosulkumoottoria ei tulisi käyttää yli 50 Hz:n taajuudella. Tosiasiassa taajuusmuuttaja-moottoriyhdistelmän hyötysuhde on parhaimmillaan n. 60 Hz:ssä. Erityisesti muuttuvan ilmavirran järjestelmissä mitoituspisteen pyörimisnopeus on tarkoituksenmukaisinta saavuttaa yli 60 Hz:n taajuudella, koska suurimman osan aikaa puhallin pyörii noin 40-50 % teholla. Jos suorakäyttöisen puhaltimen mitoituspiste mitoitetaan siten, että moottoria käytetään mitoituspisteessä 50 Hz:llä, on muuttuvan ilmavirran järjestelmien yleisimmässä kuormitustilanteessa käyttötaajuus 20-30 Hz, jolloin sähköinen kokonaishyötysuhde (taajuusmuuttaja + sähkömoottori) on n. 65-85%. Kyseisessä tilanteessa puhaltimen kokonaishyötysuhteeksi (taajuusmuuttaja + sähkömoottori + puhallin) muodostuu: η aerodyn. x η sähkömek. = 45%-60% 1 0,9 0,8 η 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 f [ Hz ] taajuusmuuttajan hyötysuhde moottori sinimuotoinen syöttö moottori invertterisyöttö kokonaishyötysuhde Kuva 15 Yllä olevasta kaaviosta käy ilmi taajuusmuuttajan ja sähkömoottorin yhteinen sähköinen hyötysuhde (kuvassa kokonaishyötysuhde). Jotta hyötysuhde ei laske tarpeettoman alas, on järjestelmä mitoitettava siten, että yleisessä käyttötilanteessa moottoria ei käytetä alle 40 Hz:llä. Taajuusmuuttajalla ohjattaessa on pidettävä huoli siitä, ettei puhallinpyörän maksimipyörimisnopeutta epähuomiossa ylitetä.
Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen 11 Kuvassa alempi puhallin on vaihdettu ja ylempi odottaa vielä vaihtoa. Kuvasta ymmärtää puhallinlohkon painesuhteiden muuttumisen. Alkuperäisessä tilanteessa lohko on alipaineinen, ja ylipainetta esiintyy vasta painepuolen joustavassa liittimessä. Uuden puhaltimen tapauksessa lähes koko lohko on ylipaineinen. Alipainetta on ainoastaan puhaltimen imukartiossa. Kun kaavullinen keskipakoispuhallin vaihdetaan kammiopuhaltimeksi, on puhallinkammioon aina rakennettava väliseinä, johon imukartio liitetään. Väliseinän jälkeinen kammio on ylipaineinen, ja sen tiiviyteen tulee kiinnittää huomiota.
FWG-Puhaltimen vaihto ilmankäsittelykoneeseen-ohje-fi-2015.04.21 0000FI Copyright 2015 Fläkt Woods Group WE BRING BETTER AIR TO LIFE WWW.FLAKTWOODS.FI ILMANKÄSITTELYKONEET 0000FI 20150421 Yli sadan vuoden ajan innovaatioita ja asiantuntemusta asiakkaidensa kanssa jakanut Fläkt Woods on maailman johtava ilmankäsittelytuotteiden ja ratkaisujen toimittaja. Erikoistumme erilaisten ilman siirtämiseen, käsittelyyn, jakamiseen ja hallintaan tarkoitettujen tuotteiden ja ratkaisujen suunnitteluun ja valmistukseen keskittyen kahteen keskeiseen etuun Air Comfort ja Fire Safety. Markkinaläsnäolomme 65 maassa takaa meille ainutlaatuisen aseman toimia paikallisena toimittajana ja kansainvälisenä kumppanina asiakkaidemme projekteissa. Tuotemerkkimme, kuten SEMCO, eq, eq Prime, JM Aerofoil, Econet, Veloduct, Optivent, Optimix, Econovent ja Cleanvent, ovat tunnettuja asiakkaiden keskuudessa kaikkialla maailmassa, ja he luottavat niiden tarjoamiin korkealaatuisiin ja energiatehokkaisiin ratkaisuihin.» Tuotevalikoimamme kokonaisuudessaan sekä myynnin yhteystiedot löytyvät osoitteesta www.flaktwoods.fi