Booking.com
קירור ומיזוג אוויר המדריך להתייעלות וחסכון באנרגיה

שיטות וטיפים להשגת חיסכון באנרגיה במערכות מיזוג אוויר

מאת: ד"ר עופר אלון, מחבר הספר הספר קירור ומיזוג אוויר

האנרגיה הכללית הנצרכת לתפעול מערכות מיזוג אוויר עולה בהתמדה. לדוגמא, בתחילת שנות התשעים הופנתה שישית מהאנרגיה הנצרכת בארצות-הברית למתקני מיזוג אוויר. אם בעבר נחשבה בישראל מערכת מיזוג האוויר בדירת מגורים למותרות, הרי שכיום רוב המבנים החדשים מכילים הכנות להתקנה ובחלקם גם את המערכות הניתנות על ידי הקבלן המבצע. שינוי זה העלה בשנים האחרונות בעולם כולו את שיעור האנרגיה הנצרכת לתפעול מערכות מיזוג אוויר.

העלייה בצריכת האנרגיה למיזוג אוויר קשורה גם בעובדה שכדור הארץ מתחמם כתוצאה ממה שקרוי "אפקט החממה", הנגרם עקב היווצרותה של מעטפת אטמוספרית המקטינה את פליטת החום מכדור הארץ לחלל. מעטפת זו הינה בעיקר תוצאה של גידול בשיעור הפחמן הדו-חמצני ((CO2 באטמוספרה. במאה השנים האחרונות עלתה טמפרטורת כדור הארץ במעלה אחת פרנהייט, כאשר בעשורים האחרונים גבר קצב עליית הטמפרטורה לעומת השנים קודמות.

למרות העלייה הניכרת בשיעור השימוש במערכות למיזוג אוויר, הרי שבשיעור צריכת האנרגיה למערכות הללו חלה עלייה קטנה יותר. תרמו לכך חוקים ותקנות שונים שנקבעו בידי הממשלות, והשיפור ההולך ונמשך ביעילותן של מערכות מיזוג האוויר.

שינוי המגמה העולמית, מציב רף גבוה ליצרני המזגנים מצד אחד עליהם לספק מוצר סופי יעיל ולאפשר וסביבת עבודה/מחייה נעימה, ובמקביל לממש את הפוטנציאל לחיסכון ושימור אנרגיה, בכל אחד מהשלבים הבאים:

  1. תכנון אדריכלי מוכוון ליעילות מיטבית בשימוש באנרגיה, במונחים של החזר השקעה ומניעתן של עלויות ותקלות מיותרות.
  2. התקנת מערכת מיזוג אוויר יעילה וחסכונית באנרגיה.
  3. תפעול ותחזוקה יעילים המונעים בזבוז אנרגיה.

 

תכנון אדריכלי נכון כאמצעי לחיסכון באנרגיה

להלן פרמטרים עיקריים הניתנים לביצוע: בנייה על פי קונספט הבנייה הירוקה (העמדה, משטר רוחות, צמחיה, מים, אנרגיה, תאורה טבעית, תנאי נוחות וכו'); קירות בעלי מקדם מעבר חום נמוך (טיח תרמי, איטונג); גג מבודד (קלקר, בטקל); זיגוג כפול וציפוי מחזיר קרינה; הצללה פנימית (תריס ונציאני, וילון); הצללה חיצונית; הגבלת כמות חדירתו של אוויר חיצוני למינימום הנדרש; תאורה יעילה/חסכונית (T5, LED); בידוד יעיל המייצר מסה תרמית גבוהה התורמת להקטנת עומס השיא.

הספר קירור ומיזוג אוויר

מערכת מיזוג אוויר יעילה = חוסכת אנרגיה

  • התאמת תפוקתה של מערכת המיזוג לעומס החום – תפוקת קירור גבוהה מדי מביאה לתדירות גבוהה בהפסקות המדחס. הפסקת פעולת המדחס גורמת לשינוי בטמפרטורה, ולהגדלת הלחות בחדר כתוצאה מאיוד המים שעל הסוללה.
  • תכנון נכון של רכיבי המערכת – על רכיבי המערכת להיות בעלי מקדם יעילות גבוה (מנוע מפוח מאדה, מנוע מפוח מעבה, מדחס), ולפעול באופן מתוזמן האחד עם השני.  יש לתכנן את רכיבי המערכת כך שיהיה איזון תרמי במערכת הגז (סוללות בגודל מתאים, קפילרה, בקר התפשטות אלקטרוני/שסתום התפשטות תרמוסטטי, אורכי צנרת בין מעבה למאדה, כמות אוויר cfm נכונה וכו').
  • תכנון תנאי נוחות / תהליך ממצה – על המערכת להיות יעילה יותר, ולהגדיל ככל האפשר את תפוקת הקירור (או החימום) לכל יחידת אנרגיה (O.P). באחרונה דורש הרגולטור/מכון התקנים להגדיל את נצילות המערכת ( C.O.P) של צ'ילרים ומזגנים ל-3.6 במינימום ובשאיפה ליותר (קיימים בשוק מתקנים המאפשרים זאת). נתון זה חייב להירשם על תווית האנרגיה שעל המערכת/מזגן, ובפועל צריך להוות נקודת ייחוס לבחינת הנצילות ורמת התפוקה בפועל.
  • שמירה על מעבר אוויר נקי בסוללות – מניעת הסתיידות וסתימת מעברים בסוללות עיבוי ואיוד (אוויר/מים), מומלץ לטפל באופן שוטף במסגרת נוהל אחזקה ותחזוקה מונעת, כולל ניקוי ושטיפה של סוללות לשמירה על החלפת חום יעילה.
  • ציפוי הסוללות בחומרים מגנים למניעת קורוזיה – במגמה לשמור על יעילות תרמו-דינמית גבוהה לאורך חיי המערכת, וכפתרון אפשרי לבעיות זיהום האוויר אשר במערכות מיזוג האוויר. אי לכך, חשוב לאפיין את המערכת כולל ציפויי הגנה נגד היווצרות הילך קורוזיבי במעבים ומאיידים חדשים. במקביל ניתן לבצע פעולת מניעה בסוללות עיבוי ובמאיידים ישנים שנתקפו קורוזיה במגמה למנוע המשך התהוות הבעיה ולמנוע נזקים בלתי הפיכים.

ראוי לציין, קורוזיה תוקפת מתכות (ברזל, אלומיניום וכו') וגורמת לחומר להתפורר (עד כדי אבקה) כתוצאה מהיווצרות הפרש פוטנציאלים במתכת. בדרך כלל הנזקים הנראים לעין חיצוניים (ראה סוללות עיבוי בקרבת הים) ונגרמים ישירות כתוצאה ממלחים הנמצאים באוויר, מחומצות ומזיהום אוויר המצוי בעיר אורבאנית ממוצעת. במצב שנוצר, יורדת בהדרגה נצילות החלפת החום בסוללות (בין צינורות הולכת ה"קרר" לבין חציצי/עלי האלומיניום) המיועדים לבוא במגע אופטימלי עם האוויר, וכתוצאה מכך עולה צריכת האנרגיה במקביל לירידה הדרגתית בנצילות הכללית של המערכת.

  • טיפול/שדרוג יחידות טיפול אוויר (יטאו"ת) – כנ"ל לגבי סוללות ומניעת קורוזיה.
  • הטמעת אמצעי הגנה אנטי בקטריאליים בסוללות (מנורות (UV-C – המטרה למנוע היווצרות תנאים מתאימים לזיהומים בסוללות. הפתרון של הטמעת נורות מנורות UV-C ידוע ומוכר, ומן הראוי שיוזכר בספר זה.

מנורות UV-C מותקנות בדרך כלל ביחידות הטיפול באוויר, בתעלות המיזוג/אוורור ובסמוך לסוללות האיוד. הן מיועדות כאמור למניעת זיהום בסוללות, וכן למניעת התפשטות וירוסים ומחלות דרך תעלות האוויר. עקרון העבודה מבוסס על קרן אור אולטרא–סגול, באורך גל של  254nm , המיועדת לפגוע בשרשרת ה-D.N.A של מיקרואורגניזמים שונים הבאים עמה במגע. כתוצאה מכך, היא מעקרת ומשמידה אותם, ובכך מונעת התחדשותם ו/או שכפולם, ותוך כדי כך מונעת גם תחלואה והפצת מזהמים מדבקים (חיידקים/לגיונלה, עובשים והיווצרות ביופילם/תנאים להיווצרות נבגים).

ביופילם נראה כציפוי שחור (מתפתח בדרך כלל על צלעות האלומיניום של סוללות), המהווה כאמור בסיס להתפתחותם של עבשים וחיידקים שונים בסוללות קירור, במיוחד בתנאי לחות גבוהים, כפי שקורה בסוללות האיוד. עקב הלחות הגבוהה, נדבק אבק ולכלוך רב לסוללות, וכתוצאה מכך קטן מקדם החלפת החום עד כדי ירידה משמעותית בתפוקת הקירור המתקבלת בסוללת הקירור ובמתקן כולו (כמו כן, עולה מפל הלחץ על הסוללות וההתנגדות על סניקת האוויר ויניקתו, וכתוצאה מכך קטנה באופן הדרגתי כמות האוויר המסוחרר).

 מנורות ה-UVC מיועדות להקטין את התנאים להיווצרות הבעיה, באמצעות שמירה על סוללות נקיות "ללא צורך בטיפולים בחומרים כימיים רעילים או התערבות כלשהי". ניתן להתקין את הנורות במגוון מאפייני שימוש (בתי חולים, בתי אבות, בנייני משרדים, במבני ציבור, בתי-ספר אוניברסיטאות ועוד).

ניתן לראות את היתרונות הבאים בהטמעת מערכת נורות כנ"ל:

  • שיפור הנצילות האנרגטית של המערכת = הקטנת עלויות חשמל.
  • הורדת אחוזי הפצת המזהמים שבאוויר
  • הורדת אחוזי תחלואה במבנים (סינדרום "הבניין החולה")
  • מניעת היווצרות ביופילמים (עובשים, חיידקים ווירוסים)
  • הסרה והשמדה של וירוסים, חיידקים, עבשים, רעלנים/נבגים הנעים באוויר, VOCs(תרכובות אורגניות נדיפות הקיימות בכל בניין)
  • תחזוקה מועטה יחסית
  • שיפור איכות האוויר הפנים מבנית (IAQ)
  • מקטין הפסד ימי עבודה של העובדים ומספק הגנה מתמשכת
    • מיזוג אוויר רק באזור המבוקש – כך שאפשר יהיה להפסיק את המיזוג לחדרים שבהם אין בו צורך (על ידי מזגן בכל חדר או מערכת בקרת אוויר מתוחכמת למערכות מיני מרכזיות).
    • אופטימיזציה של היחס בין הלחות והטמפרטורה, לקבלת נוחות נדרשת – הקטנת הלחות הממוצעת מאפשרת בדרך כלל הגדלת טמפרטורה נדרשת תוך שמירה על הנוחות, ולכן מקטינה את עומס החום וצריכת האנרגיה.
    • שימוש במערכות מיזוג אוויר ה"מנצלות" את תנאי הטמפרטורה החיצונית – לדוגמה, הכנסת אוויר צח בעונות ביניים כתחליף לשימוש במערכות המיזוג עם המדחסים זוללי האנרגיה.

מערכת משולבת – VRV

תפעול יעיל ותחזוקה מונעת

  • ניהול מערכת המיזוג וקביעת טמפרטורת עבודה ((Set Point אופטימאלית (24ºC ). קביעת טמפרטורת עבודה נמוכה מדי בקירור תגרום לפעולה רציפה של המזגן ללא צורך.
  • ניקוי מסננים לשם שמירה על תפוקה ויעילות גבוהות יותר.
  • כיבוי תאורה מיותרת ועומסי חום שאינם בשימוש.
  • תפעול מערכת המיזוג בשעות נדרשות ואי השארת מזגנים פועלים גם כאשר אין צרכנים.
  • הקטנת חדירות אוויר חיצוני למינימום הדרוש.

חיסכון באנרגיה במזגנים מיני מרכזיים ומפוצלים

באחרונה אנו עדים לשימוש גובר במערכות מיזוג אוויר בעלות טכנולוגיית TS ו- VAV מתקדמות, המשלבות בתוכן רכיבים הגורמים לחיסכון של עד 35% באנרגיה, ואשר עונות על כל הדרישות שתוארו לעיל. מזגנים אלה מקוטלגים בשוק תחת הכותרת "מזגן מרכזי אישי", והם מיועדים לספק ללקוח מערכת מיזוג מושלמת, כולל בקרת חדרים תחת קורת גג אחת.

לטכנולוגיות החדישות יתרונות ייחודיים, המסופקים כחלק אינטגראלי מיחידת מיזוג האוויר. בין היתרונות הללו:

  • ויסות אוויר אישי – בכל חדר אפשר להתקין "שלט רחוק אישי", המווסת באופן אוטומטי את הטמפרטורה במקום לערך המבוקש על ידי סגירה פרופורציונאלית של מדף ויסות ממונע (דמפר חשמלי).
  • מדחס בטכנולוגיית TS (TWIN SINGLE), הפועל בשתי תפוקות (50%/100%) לפי "דרישה" של מערכת הפיקוד. התוצאה: בקרת תפוקה וחיסכון באנרגיה נצרכת.
  • בקרת התפוקה (S.) מקטינה את תדירות הפסקתו של המדחס ומורידה משמעותית את הבלאי המכאני שלו.
  • בקרת התפוקה (S.) מאפשרת צמצום של הפניית אוויר לאזורים ללא דרישה (Bypass), וכתוצאה מכך מגדילה את היעילות.
  • מערכת בקרת חדרים חכמה, המבצעת אינטגרציה בין כל הדרישות מהחדרים הממוזגים ומתאימה לדרישות הללו את ספיקת האוויר (מפוח מאדה) ואת תפוקת המדחס.
  • מערכת הבקרה מפסיקה את אספקת המיזוג לאזורים/חדרים בהם אין דרישה למיזוג.
  • בכל אחד מהחדרים ניתן לקבל טמפרטורה רצויה אחרת.
  • ויסות אופטימאלי של הלחות היחסית ביחס לשינויי הטמפרטורה בחדר.
  • מיזוג אוויר רציף ואחיד, תוך כדי בדיקה והתאמה מתמידות של דרישות המיזוג ושל תפוקת המזגן.
  • תפעול מבוקר של מערכת מיזוג האוויר (חיווי ושליטה) – מתבצע באמצעות מערכת בקרה מרכזית CONTROL-TECH – המאפשרת חיבור של כל המזגנים באתר (עד 1024 במספר) למערכת שליטה אחת (השליטה בכל מזגן מתבצעת בנפרד מהשלט או מלוח הפיקוד של המזגן).

כמו כן, מערכת הבקרה מאפשרת מיצוי שוטף של הפרמטרים הבאים:

  • איתור תקלות מחדר הבקרה משפר את מערך התחזוקה ומקצר את משך השירות, וכפועל יוצא מכך מביא לחיסכון באנרגיה ולהקטנת הוצאות שוטפות.
  • קביעת לוחות זמנים של כל אחד מהמזגנים או של קבוצות מזגנים, גורמת בפועל לחיסכון באנרגיה.
  • הגבלת הטמפרטורה הנדרשת (set point), מביאה לחיסכון באנרגיה.
  • חיבור מערכות מיזוג האוויר למערכת בקרת מבנה (D.C) ממוחשבת, מהווה יתרון משמעותי למנגנון השליטה והבקרה הכללי של המבנה, בהתייחס לאנרגיה הנצרכת בו. תכונה זו זהה ליתרונות המתקבלים ממערכת CONTROL-TECH.
  • חיבור מערכת הפיקוד של המזגנים לרגש נוכחות (גלאי נפח) ללא תוספת רכיבים, ימנע בזבוז אנרגיה – שכן יגרום להפסקת המיזוג בחדרים לא מאוישים.

* ד"ר עופר אלון, מנכ"ל, מומחה בכיר לתכנון פיתוח וניהול אנרגיה, התייעלות אנרגטית ובקרת אקלים. תכנן וניהל ביצוע של מאות פרויקטים להתייעלות אנרגטית, פיתח פתרונות ייחודיים להתייעלות ויעילות אנרגטית, חבר בצוות המומחים לכתיבת תוכנית האב למשק האנרגיה 2050, ניסח הצעות חוק לחיסכון באנרגיה, יו"ר המשלחת הישראלית לחיסכון באנרגיה ISO/ TC257, כתב את טיוטת תקן ישראלי לניהול אנרגיה ת"י50001, כותב ועורך ספרות מקצועית ומתווה לקורסי ניהול אנרגיה, ממונה אנרגיה ובנייה ירוקה.

** המאמר מתבסס על ספרו של ד"ר אלון (מהדורה 4 -2019) – קירור ומיזוג אוויר המדריך להתייעלות וחיסכון באנרגיה (701 עמודים)

About קובי ברדה

‪Google+‬‏ web tools
%d בלוגרים אהבו את זה: