vFD ដំណើរការយ៉ាងដូចម្តេចនៅក្នុង AHU?

គោលការណ៍ដំណើរការសំខាន់៖ របៀបដែល VFD ដំណើរការនៅក្នុង AHU តាមរយៈការគ្រប់គ្រងម៉ូទ័រដែលអាស្រ័យលើប្រេកង់

រូបវិទ្យានៃការគ្រប់គ្រងល្បឿន៖ ការអាស្រ័យលើប្រេកង់ផ្គត់ផ្គង់សម្រាប់ល្បឿនសមស្រប (N₆ = 120f/P)

កម្មវិធីបញ្ជាប្រេកង់អថេរ ឬ VFDs សម្រាប់សង្ខេប ដំណើរការដោយការផ្លាស់ប្តូរល្បឿនដែលម៉ូទ័រ AHU បង្វិល តាមរយៈការកែសម្រួលចរន្តអគ្គិសនីដែលវាទទួលបាន។ គោលការណ៍មូលដ្ឋាននៅពីក្រោយវិធីសាស្ត្រនេះ គឺផ្អែកលើរូបមន្តល្បឿនស៊ីងគ្រូណុស (synchronous speed formula)។ ប្រសិនបើយើងមើលរូបមន្តនេះ Ns = 120 × f ÷ P យើងឃើញថា ល្បឿនម៉ូទ័រទាក់ទងនឹងប្រេកង់អគ្គិសនី និងចំនួនប៉ូលម៉ាញេទិក។ ឧទាហរណ៍ ម៉ូទ័រប៉ូល៤ ធម្មតាដែលដំណើរការលើប្រភពថាមពល 60 Hz នឹងបង្វិលប្រហែល ១,៨០០ ជុំក្នុងមួយនាទី។ ប៉ុន្តែ ប្រសិនបើយើងកាត់ប្រេកង់នេះជាកន្លះ ទៅ 30 Hz ម៉ូទ័រនឹងបង្វិលតែប្រហែល ៩០០ RPM ប៉ុណ្ណោះ។ តើអ្វីទៅដែលធ្វើឱ្យ VFDs មានប្រយោជន៍ជាងវិធីសាស្ត្របុរាណ ដូចជាការប្រើប្រាស់ស្ពាន់ (dampers) ? ការពិតគឺ ប្រព័ន្ធគ្រឿងយន្តទាំងនេះគ្រាន់តែខ្ជះខ្ជាយថាមពលជាកំដៅ ហើយបង្កើតការខាតបង់សម្ពាធ (pressure losses) ដែលមិនចាំបាច់។ ចំណែកឯ VFDs វិញ ការបន្ថយល្បឿនកើតឡើងតាមរយៈវិធីអេឡិចត្រូនិក ដែលរក្សាបាននូវកម្លាំងបង្វិល (torque) ឱ្យស្ថិតស្ថេរ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសរុបនៃប្រព័ន្ធឲ្យប្រសើរជាងវិធីសាស្ត្របុរាណ។

ដំណាំ PWM: បំលែង AC ដែលមានប្រេកង់ថេរទៅជាការចេញផ្សាយ AC ដែលមានប្រេកង់ប្រែប្រួល និងវ៉ុលតេសប្រែប្រួល

ឧបករណ៍គ្រប់គ្រងល្បឿនម៉ូទ័រ (VFD) បំលែងថាមពល AC ប្រភេទប្រើប្រាស់ទូទៅទៅជាការចេញផ្សាយម៉ូទ័រដែលគ្រប់គ្រងយ៉ាងច្បាស់ តាមរយៈដំណាំបីដែលបានបញ្ចូលគ្នាជាមួយគ្នា៖

1. ការធ្វើឱ្យទៅជា DC : AC ដែលមានប្រេកង់ថេរ (៥០⁄៦០ ហ៍ស) ត្រូវបានបំលែងទៅជា DC ដោយប្រើឌាយអូត ឬ IGBTs
2. ការស្ថេរភាពរបស់បន្ទាត់ DC : ខាបាកីទ័រធ្វើឱ្យការប្រែប្រួលវ៉ុលតេសមានស្ថេរភាព
3. ការធ្វើឱ្យទៅជា AC ដោយប្រើ PWM : IGBTs បើក-បិទ DC យ៉ាងឆាប់រហ័ស ដើម្បីបង្កើត AC ដែលមានប្រេកង់ប្រែប្រួល និងវ៉ុលតេសប្រែប្រួល (ជាទូទៅ ០–១២០ ហ៍ស)

បច្ចេកវិទ្យា PWM អនុញ្ញាតឱ្យប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងទាំងសេចក្តីប្រេកង់ និងវ៉ុលតេជាមួយគ្នាក្នុងពេលតែមួយ ដែលមានសារៈសំខាន់ណាស់ ព្រោះការបន្ថយសេចក្តីប្រេកង់ខណៈដែលរក្សាវ៉ុលតេឱ្យនៅខ្ពស់អាចបណ្តាលឱ្យមានបញ្ហាដូចជា ការឆ្លុះសេចក្តីប្រេកង់ (magnetic saturation) និងការក្តៅហួលនៃឧបករណ៍។ យក ៣០ ហ៍តស៍ (Hz) ជាឧទាហរណ៍ ដែលប្រព័ន្ធត្រូវកាត់បន្ថយវ៉ុលតេចេញបានប្រហែល ៥០% នៃវ៉ុលតេធម្មតា ដើម្បីធានាបាននូវការដំណាំងដោយសុវត្ថិភាព និងការការពារមិនឱ្យបាក់ស្បែក។ ការរក្សាភាពសមស្របនេះឱ្យបានត្រឹមត្រូវ បានធ្វើឱ្យឯកតាគ្រប់គ្រងខ្យល់ (AHU) អាចកំណត់ល្បឿនប៉ាន់ប៉ាយបានយ៉ាងច្បាស់លាស់តាមតម្រូវការខ្យល់ពិតប្រាកដនៅពេលណាមួយ ជាជាងការដំណាំងដោយគ្មានប្រសិទ្ធិភាពជាប់គ្នាទាំងមូល។

ការអនុវត្ត VFD សម្រាប់ AHU ជាក់លាក់៖ ពីការកំណត់ល្បឿនប៉ាន់ប៉ាយ ដល់ការគ្រប់គ្រងប្រព័ន្ធដែលបានបញ្ចូលគ្នាជាមួយគ្នា

ការគ្រប់គ្រងល្បឿនផ្ទាល់របស់ប៉ាម្ពិលក្នុង AHUs — ជំនួសប៉ាក់ដែលបិទ/បើក និងផ្លូវចេញបន្ថែមដោយការគ្រប់គ្រងចរន្តខ្យល់ដែលមានភាពត្រឹមត្រូវ

ការប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនគ្រប់គ្រងល្បឿនអថេរ (VFD) ជួយដោះស្រាយបញ្ហាប្រសិទ្ធភាពទាបដែលយើងឃើញជាមួយប្រព័ន្ធការបិទ/បើក (damper) ឬប្រព័ន្ធប៉ាស់ (bypass) សម្រាប់គ្រប់គ្រងចរន្តខ្យល់ ព្រោះ VFD ផ្ទាល់គ្រប់គ្រងល្បឿនរបស់ម៉ូទ័រប៉ាត់ខ្យល់។ នៅពេលដែលអ្នកប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្របិទបាំង (throttling) ពួកគេជាក់ស្តែងបង្កើតការតបតាម (resistance) បន្ថែមនៅក្នុងប្រព័ន្ធ — ដូចជាការចុចប៉េតាល់ និងប៉េតាល់ហ្វ្រេនទាំងពីរក្នុងពេលតែមួយនៅលើរថយន្ត។ ការបង្កើតការតបតាមបែបនេះបណ្តាលឱ្យមានសម្ពាធ ស្តាទិច (static pressure) ដែលមិនចាំបាច់ និងខ្ជះខ្ជាយថាមពលទាំងមូល។ ទោះយ៉ាងណា ចំពោះម៉ាស៊ីនប៉ាត់ខ្យល់ដែលគ្រប់គ្រងដោយ VFD មានច្បាប់គុណសម្បត្តិរបស់ប៉ាត់ខ្យល់ (cubic law of fan affinity) ដែលអនុវត្ត។ ប្រសិនបើអ្នកប្រើប្រាស់បន្ថយល្បឿនប៉ាត់ខ្យល់ប្រហែល ២០% ការប្រើប្រាស់ថាមពលនឹងថយចុះទៅប្រហែល ៥០% នៃកម្រិតដើម ដែលមានន័យថា សន្សំថាមពលប្រហែល ៥០%។ យោងតាមការសិក្សារបស់គណៈកម្មាធិការបច្ចេកទេស ៧.៦ របស់ ASHRAE អាគារដែលមាន VFD ដំឡើងនៅក្នុងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងខ្យល់ (air handling units) ជាទូទៅប្រើប្រាស់ថាមពលតិចជាង ៣០% ដល់ ៦០% ប្រៀបធៀបនឹងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងដោយប៉ាត់បិទ (damper controlled systems) ចាស់ៗ។ ភាគច្រើននៃការសន្សំថាមពលទាំងនេះមកពីការលុបបំបាត់ការខ្ជះខ្ជាយសម្ពាធ (pressure losses) ដែលកើតឡើងនៅពេលខ្យល់ត្រូវប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងប៉ាត់បិទ (closed dampers)។

ការបញ្ចូល VFD–VAV ដែលមានការសម្របសម្រួលគ្នា៖ ការកំណត់ឡើងវិញនូវសម្ពាធ ស្តាទិច ការគ្រប់គ្រងជាបន្តបន្ទាប់ និងការប្រើប្រាស់ការកំណត់ចំណុចគោលដែលផ្អែកលើតម្រូវការ

ការបញ្ចូលគ្រឿងបរិក្ខារបំបែកស្វ័យប្រវ័ត្តិ (VFDs) ជាមួយនឹងប្រព័ន្ធប៉ាក់ស្យូមអាកាសអថេរ (VAV) បង្កើតបាននូវស្រទាប់នៃការកែលម្អប្រសិទ្ធិភាពជាច្រើន។ ការកំណត់ឡើងវិញនូវសម្ពាធ​ស្តាទិច (static pressure reset) ដំណើរការដោយការកែសម្ពាធ​នៅក្នុងប៉ោងអាកាសឱ្យទាបជាងមុន នៅពេលដែលប្រអប់ VAV មានតម្រូវការតិច។ វិធីនេះអនុញ្ញាតឱ្យ VFD បន្ថយល្បឿនរបស់ផ្លូវចេញអាកាស (fans) បន្ថែមទៀត ខណៈដែលនៅតែរក្សាបាននូវស្ថានភាពចរន្តអាកាសដែលត្រឹមត្រូវនៅក្នុងតំបន់នីមួយៗ។ ការគ្រប់គ្រងបែបជួរគ្នា (cascade control) ភ្ជាប់ទីតាំងរបស់ប្រអប់ VAV ទាំងអស់ទៅកាន់ប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងផ្លូវចេញអាកាសសំខាន់ ដែលជាការបញ្ឈប់ប្រព័ន្ធមិនឱ្យប្តូរឡើង-ចុះជាបន្តបន្ទាប់ ដូចជាការរត់តាមខ្លួនវាឯង។ យើងយកឧទាហរណ៍ធម្មតាមួយ ដែលយ៉ាងហោចណាស់ ៧០% នៃប្រអប់ VAV មានទីតាំងបើកតិចជាង ៨០% ជាប្រចាំ។ ក្នុងករណីនេះ VFD នឹងបន្ថយល្បឿនផ្លូវចេញអាកាសជាបន្តបន្ទាប់ រហូតដល់ប្រព័ន្ធស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពស្ថិរស្ថេរជុំវិញកម្រិតសម្ពាធ​ស្តាទិចដែលត្រឹមត្រូវ។ ប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងអាគារសម័យទំនើបបន្តគំនិតនេះទៀត ដោយវាស្វែងយល់ពីទំនេរនៃការប្រើប្រាស់អាគារ ការអានកាបូនឌាវីអុកស៊ីត (CO₂) និងសូម្បីតែរបាយការណ៍អាកាសធាតុ ដើម្បីទស្សន៍ទាយពេលវេលាដែលបន្ទុកនឹងផ្លាស់ប្តូរ ហើយកែសម្រួលការកំណត់ជាមុន។ យោងតាមការសិក្សារបស់ក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិក (US Department of Energy) លើប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រង HVAC សម័យទំនើប វិធីសាស្ត្រសម្របសម្រួលបែបនេះអាចសន្សំថាមពលបានចន្លោះពី ២៥% ដល់ ៤០% បន្ថែមទៀត ប្រៀបធៀបទៅនឹងការប្រើប្រាស់ VFD តែប៉ុណ្ណោះ ដោយនៅតែរក្សាបាននូវសីតុណ្ហភាពដែលសមរម្យ និងគុណភាពខ្យល់ក្នុងអាគារដែលល្អសម្រាប់អ្នកប្រើប្រាស់។

ផលប៉ះពាល់ថាមពលនៃ VFD ក្នុង AHU: ការវាស់ស្ទង់ការសន្សំ និងការជៀសវាងគ្រោះថ្នាក់ទូទៅ

អត្ថប្រយោជន៍ច្បាប់គូប: ហេតុអ្វីបានជាការបន្ថយល្បឿន ២០% បណ្តាលឱ្យសន្សំថាមពលរបស់ម៉ាស៊ីនបើកបរបានប្រហែល ៥០% ធៀបនឹងការបិទបាំង

VFD សន្សំថាមពលបានច្រើនណាស់ក្នុងឯកទេសដែលគ្រប់គ្រងខ្យល់ (AHU) ដោយសារតែច្បាប់ស្តីពីសមាមាត្ររវាងម៉ាស៊ីនបើកបរ ដែលយើងទាំងអស់គ្នាបានរៀនមកនៅទីណាមួយ។ ផ្នែកសំខាន់គឺទំនាក់ទំនងរវាងថាមពល និងល្បឿនដែលគិតជាការ៉េបី។ ប្រសិនបើបន្ថយល្បឿនម៉ាស៊ីនបើកបរ ២០% នោះថាមពលនឹងធ្លាក់ចុះទៅប្រហែល ៥០% នៃថាមពលដើម ព្រោះ ០,៨ ដែលគិតជាការ៉េបី ស្មើនឹងប្រហែល ៥១%។ នេះគឺស្មើនឹងការកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលបានជាងពាក់កណ្តាល គ្រាន់តែដោយការបន្ថយល្បឿនបន្តិចបន្តួច។ ស្ថានភាពកាន់តែអាក្រក់ឡើង នៅពេលដែលមនុស្សព្យាយាមគ្រប់គ្រងស្ទូឌីយ៉ូដោយការបិទបាំង។ នៅពេលដែលស្ទូឌីយ៉ូធ្លាក់ទាបជាង ៨០% ប្រព័ន្ធចាប់ផ្តើមធ្វើការខ្លាំងជាងមុន ដោយប្រឆាំងនឹងការប្រតិបត្តិការដែលកាន់តែខ្លាំង និងសម្ពាធ​ស្តាទិកកាន់តែខ្ពស់។ ការដំឡើងភាគច្រើនបង្ហាញថា ថាមពលរបស់ម៉ាស៊ីនបើកបរកើនឡើងចន្លោះ ១៥% ដល់ ២៥% ក្រ under លក្ខខណ្ឌទាំងនេះ។ មិនចម្លែកសោះដែលវិស្វករអាគារដាក់ VFD នៅក្នុងបញ្ជីដំបូងរបស់ពួកគេសម្រាប់សន្សំប្រាក់លើវិក្កយបត្រអគ្គិសនី។ ពួកវាត្រូវបានរាយបញ្ជីជាមាត្រាដំបូង (Tier 1) ក្នុងស្តង់ដារ ASHRAE ចុងក្រោយ ដោយមានហេតុផលច្បាស់លាស់។

ការប្រើប្រាស់តាមពិតបានតិចជាងសក្ដានុពល៖ ៣០–៥០% នៃ VFD របស់ AHU ដែលត្រូវបានដំឡើង ដំណាំងបានមិនបានល្អគ្រប់គ្រាន់ (<២៥ Hz) ដោយសារតែការដំឡើងមិនបានល្អ ឬខ្វះការវិភាគបន្ទុក

ទោះបីជាមានសក្ដានុពលបានបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់ក៏ដោយ ក៏ VFD ជាញឹកញាប់មានប្រសិទ្ធភាពទាបនៅក្នុងការអនុវត្ត។ ការវាយតម្លៃនៅវាល (Field assessments) — រួមទាំងការវាយតម្លៃដែលបានបញ្ជាក់ក្នុងរបាយការណ៍ឆ្នាំ២០២៣ របស់ Ponemon Institute ចន្លោះប្រសិទ្ធភាព HVAC នៅក្នុងអាគារពាណិជ្ជកម្ម — បង្ហាញថា ៣០–៥០% នៃ VFD របស់ AHU ដំណាំងបន្តបន្ទាប់ទៅក្រោម ២៥ Hz ដែលប្រសិទ្ធភាពម៉ូទ័រ និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងធ្លាក់ចុះយ៉ាងខ្លាំង (ទាបជាងកំពូល ១២–១៨%)។ មូលហេតុចម្បងពីរបានកំណត់ដូចខាងក្រោម៖

1. ការដំឡើងមិនបានល្អ ៖ ការដំឡើងប្រហែល ៤០% ខ្វះការកែសម្រួល PID ឱ្យបានត្រឹមត្រូវសម្រាប់ឡូជីកការកំណត់ឡើងវិញនៃសម្ពាធ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការឆ្លើយតបយឺត និងការដំណាំងបន្តនៅល្បឿនទាប
2. ការខ្វះការវិភាគបន្ទុក ៖ មានតែមួយចំនួនតូចនៃស្ថាប័នដែលធ្វើការវិភាគតម្រូវការតាមរដូវ ដែលបណ្តាលឱ្យការកម្មវិធី VFD មានទំហំធំពេក ហើយមិនយកចិត្តទុកដាក់លើលក្ខខណ្ឌបន្ទុកផ្នែក ដែលជារឿយៗកើតឡើងក្នុងម៉ោងប្រតិបត្តិការភាគច្រើន

ផលប៉ះពាល់លើហិរញ្ញវត្ថុគឺធ្ងន់ធ្ងរ៖ ម៉ាស៊ីនបើកបរខ្យល់ (AHU) ដែលមានថាមពល ៥០ សេះ ដែលដំណាំនៅលើប្រេកង់ ២២ ហេកទិច ជំន взៈ ជួយប្រេកង់ដែលបានប៉ះពាល់យ៉ាងល្អបំផុតរវាង ៣៥–៤៥ ហេកទិច បាក់បែកថាមពលប្រហែល ៧៤០,០០០ ដុល្លារអាមេរិក ក្នុងរយៈពេល ១០ ឆ្នាំ ដែលអាចជៀសវាងបាន—ដែលបង្ហាញពីតម្រូវការសំខាន់ណាស់ចំពោះការដាក់ឱ្យដំណាំដោយប្រុងប្រយ័ត្ន និងការផ្ទៀងផ្ទាត់ប្រសិទ្ធភាពជាបន្តបន្ទាប់។

សំណួរគេសួរញឹកញាប់

អុប្បារ៍ប្រេកង់ប្រែប្រួល (VFD) គឺជាអ្វី ហើយវាដំណាំយ៉ាងដូចម្តេច?

អុប្បារ៍ប្រេកង់ប្រែប្រួល (VFD) គឺជាឧបករណ៍មួយដែលគ្រប់គ្រងល្បឿនម៉ូទ័រអគ្គិសនីដោយការផ្លាស់ប្តូរប្រេកង់ និងវ៉ុលតេស៍នៃប្រភពថាមពលរបស់វា។ វាដំណាំដោយការកែសម្រួលប្រភពថាមពលដែលម៉ូទ័រទទួលបាន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យគ្រប់គ្រងល្បឿនម៉ូទ័របានយ៉ាងត្រឹមត្រូវ។

ហេតុអ្វីបានជា VFD មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ជាងប្រព័ន្ធបើកបរដោយប្រើប្រាស់របារបិទ (damper) បែបប្រពៃណីក្នុង AHU?

VFD កែសម្រួលល្បឿនម៉ូទ័របើកបរដោយផ្ទាល់ ដែលបន្ថយសម្ពាធ ស្តាទិច (static pressure) ដែលមិនចាំបាច់ និងការខ្ជះខ្ជាយថាមពល ខណៈដែលរបារបិទបង្កើតការប្រឆាំង។ លទ្ធផលគឺការប្រើប្រាស់ថាមពលមានប្រសិទ្ធភាពជាង។

VFD ចូលរួមដូចម្តេចដើម្បីសន្សំថាមពលក្នុងឯកទេសដែលគ្រប់គ្រងខ្យល់ (air handling units)?

ដោយកាត់បន្ថយល្បឿនរបស់ផ្កាយបង្វិល (fan) ឧបករណ៍គ្រប់គ្រងល្បឿនអថេរ (VFDs) ធ្វើឱ្យការប្រើប្រាស់ថាមពលថយចុះយ៉ាងខ្លាំង ដោយសារតែទំនាក់ទំនងគូប (cubic relationship) រវាងថាមពល និងល្បឿន។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យសន្សំថាមពលបានយ៉ាងច្រើន ប្រៀបធៀបទៅនឹងវិធីសាស្ត្រប្រពៃណី។

គ្រែងឆ្លងណាដែលជាទូទៅធ្វើឱ្យ VFDs មានប្រសិទ្ធភាពទាប?

ការដំឡើងដែលមិនល្អ (Poor commissioning) រួមទាំងការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ PID មិនត្រឹមត្រូវ និងការខ្វះការវាយតម្លៃបន្ទុក (load profiling) ជាញឹកញាប់បណ្តាលឱ្យប្រសិទ្ធភាពទាប។ នេះបណ្តាលឱ្យ VFDs ដំណើរការនៅក្រោមប្រសិទ្ធភាពល្អបំផុត ហើយបណ្តាលឱ្យខ្ជះខ្ជាយថាមពល និងបង្កើនថ្លៃដើម។