מערכות בקרה בחוג סגור

מערכות בקרה בחוג סגור

כיצד עובד למעשה עיקרון האינוונטר ומהם היתרונות שלו

מהנדס אסף מנטין

החדירה המסיבית של מערכות האינוונטר VRF בשנים האחרונות לישראל הביאה בשורה חדשה והפיחה רוח נעורים בענף מיזוג האוויר. רבים בענף יודעים לומר, ובצדק, יש לציין, כי מערכת האינוונטר מבוססת על עיקרון של שינוי תפוקת המדחס בהתאם לדרישה. אולם אם ננסה לברר לעומק, נראה כי רב הנסתר על הנגלה, כי מערכת האינוונטר מהווה לרוב הציבור קופסא שחורה וקיים ערפל כבד לגבי אופן פעולתה (תרחשי הבקרה) של המערכת. בשורות הבאות אנסה לפשט עד כמה שניתן את אופן הפעולה של המערכת. לשם הנוחות ההסבר מובא על תהליך קירור.

בבסיסה, מערכת האינוונטר, החל ממזגן מפוצל וכלה במערכות רב –מאייד VRF, מנסה לעשות שני דברים עיקריים:
1. לענות על צרכי הלקוח, קרי להגיע ל-SET POINT המבוקש מהר ככל הניתן (להלן ה"דרישה").
2. לפעול בנצילות מקסימאלית בכל זמן נתון.

על מנת להגיע לSETPOINT- הנדרש מהר ככל הניתן המערכת מודדת באופן רציף את -ההפרש בין טמפרטורת החדר לבין  ה-SETPOINT ככל שההפרש גדול יותר המערכת תבקש יותר תפוקה מהמדחס. עם ירידת הטמפרטורה לטמפרטורה הרצויה המערכת תוריד את תפוקת המדחס בהתאם.
על מנת לפעול בנצילות מקסימאלית בכל רגע נתון המערכת צריכה לוודא ש-100% מהקרר בפאזת הנוזל בכניסה למאייד הפכה לגז. חוסר קרר יגרור חוסר תפוקה והקרחת סוללה, עודף קרר יגרור נצילות נמוכה וחזרת נוזל לכיוון קו הגז.
על מנת לווסת את כמות הקרר בסוללת המאייד המערכת מודדת את הפרש הטמפרטורה בין כניסת הקרר למאייד לבין יציאת הקרר מהמאייד. כידוע, במהלך מעבר הפאזה מנוזל לגז מושקעת כל האנרגיה במעבר הפאזה, ואילו הטמפרטורה נשארת קבועה, מכאן שעלייה בטמפרטורה מעידה על יציאה מפאזת הנוזל לפאזת הגז.
על מנת להיות בתחום הנצילות האופטימאלי המערכת מכוונת את עצמה לשמירה על הפרש של 6 מעלות בין הכניסה ליציאה של הקרר למאייד, הפרש של פחות מ-6 מעלות מעיד על עודף קרר, הפרש של יותר מ-6 מעלות מעיד על חוסר קרר.
את הוויסות בכמות הקרר בפועל מבצע שסתום התפשטות ליניארי (בעל מהלך פתיחה רציף) המהווה גם את אלמנט הפחתת הלחץ בכניסה ליחידה.
במערכות רב מאייד VRF המערכת יודעת לבצע שקלול של כל הדרישות מהמאיידים ולשנות את תפוקת המדחס בהתאם לכלל הדרישות.
התהליך נעשה באופן רציף ללא התערבות על ידי יחידות העיבוד (מחשבים) של המערכת.
בסופו של תהליך, נוכל לשמור על טמפרטורה של 25 מעלות (או כל טמפרטורה מבוקשת אחרת) באזור מסוים ללא התחשבות בתנאי הסביבה וללא התחשבות בשאר האזורים.
עם התחזקות יכולות המחשוב בעולם, ניתן לנצל את המידע שעובר בתקשורת של המערכת בנוסף על יכולות החיסכון בחשמל והמיזוג הנוח לתחזוקה יעילה יותר, לבקרה טובה ופשוטה יותר ולהפקת חשבונות חשמל בחלוקה לצרכנים בודדים.

בדוגמא הבאה אסביר בפשטות כיצד המערכת יודעת לנצל את חישוב התפוקה במאיידים על מנת להפיק חשבונות חשמל.
לשם הדוגמא נניח מערכת של מעבה 6 טון קירור עם ארבעה מאיידים:
מאייד א': 1 ט"ק
מאייד ב': 1 ט"ק
מאייד ג': 2.5 ט"ק
מאייד ד': 1.5 ט"ק
כל אחד מהמאיידים נמצא בחלל שונה, כאשר כל חלל מעוניין לשלם את חלקו היחסי בחשבון הכולל. חלוקה על ידי ממוצע משוקלל עלולה לגרום לעוול מאחר ויכול להיווצר מצב שבו דווקא בעל המזגן בתפוקה הנמוכה יותר יהווה את מקור עלות השימוש במערכת העיקרי, לדוגמא אם שאר המשתמשים במערכת יצאו לחופש, או שהדרישה שלו לקירור (SETPOINT) נמוכה באופן משמעותי מהשאר.

ולהלן הדוגמא
נניח כי בזמן נתון מאייד א' עבד עם פתיחת שסתום של 80%
מאייד ב' עבד עם פתיחת שסתום של 40%
מאייד ג' עבד עם פתיחת שסתום 25%
ומאייד ד' עבד עם פתיחת שסתום של 60%

פתיחת השסתום משפיעה על צריכת המערכת :
מאייד א' בתפוקה של 1 ט"ק * 80% = 0.8 ט"ק
מאייד ב' בתפוקה של 1 ט"ק * 40% = 0.4 ט"ק
מאייד ג' בתפוקה של 2.5 ט"ק * 25% = 0.625 ט"ק
מאייד ד' בתפוקה של 1.5 ט"ק * 60% = 0.9 ט"ק

ניתן לראות כי המאייד בעל התפוקה הגבוהה לכאורה היווה אחד מצרכני החשמל הנמוכים באותה עת.
נסכם את הצריכה הכללית ונקבל: 2.725 ט"ק (המדחס יעבוד ב 45% תפוקה), כאשר חשבון החשמל יחולק בצורה הבאה:
חלקו של מאייד א' בחשבון החשמל הזמן הנתון יהיה 0.8/2.725 = 29.3% מהצריכה הכללית.
חלקו של מאייד ב' בחשבון החשמל הזמן הנתון יהיה 0.4/2.725 = 14.7% מהצריכה הכללית.
חלקו של מאייד ג' בחשבון החשמל הזמן הנתון יהיה 0.625/2.725 = 23% מהצריכה הכללית.
חלקו של מאייד ד' בחשבון החשמל הזמן הנתון יהיה 0.9/2.725 = 33% מהצריכה הכללית.

מאחר והמערכת מבצעת בקרה רציפה על מנת לקיים את תהליך האינוורטר, היא מסוגלת לנצל את הנתונים הללו ולהפיק חשבונות לחיוב צרכנים באופן אוטומטי.
השתכללות המערכת מאפשרת לנו כיום להכניס גם תעריפי חיוב לפי נתוני תעו"ז, כאשר הכלל מתבצע באופן אוטומטי ללא התערבות מבחוץ.

הכותב הנו מנהל מרכז הדרכה של חברת אקון טק, יבואנית מזגני מיצובישי










פי.סי.חץ