BioMar Magasinet - Lokalenergi

Tabel 1: Måleresultater med radialhjulsblæser
på Kærhede Dambrug.
Flow Tryk Effekt Virkningsgrad Luft pr. kWh Ilt pr. kWh
(m 3 /h) (mbar) (kW) (-) (m 3 /kWh) (kg O 2 /kW)
1185 88 4,96 0,58 239 0,66
961 93 4,5 0,55 214 0,59
720 98 4,0 0,49 180 0,50
480 99 3,4 0,39 141 0,39
240 97,5 2,7 0,24 89 0,24
160 95 2,3 0,18 70 0,19
80 93 2,1 0,10 38 0,10
Resultaterne viser f.eks. at ved at sænke
luftmængden fra 1.185 m 3 /t til 720 m 3 /t,
svarende til knap 40 %, faldt effektoptaget
20 %, fra 5kW til 4 kW. Af tabellen
fremgår desuden hvor mange m 3 luft og
ilt blæseren leverer pr. kWh. Virkningsgraden
angiver, hvor stor en del af den
energi motoren optager der udnyttes til
at levere luft.
Forsøget på Kærhede Dambrug viser, at
det både er muligt og økonomisk hensigtsmæssigt
at drosle en radialhjulsblæser
ned, hvis behovet for luft er reduceret
i en periode. Forsøget viser imidlertid
også, at luftmængden falder mere end
energiforbruget. Derfor vil det energimæssigt
være mere optimalt at regulere
på blæserens omdrejningstal.
Modtrykket i forsøgsopstillingen var lidt
højere end forventet. Da dyserne sidder
i 69 cm dybde og dyserne i sig selv giver
et modtryk på 2-3 mbar forventedes et
modtryk på ca. 72 mbar. I praksis viste
målingerne et modtryk på 88 mbar ved
fuldt åbent spjæld. Mere om dette sidst i
artiklen.
Regulering af blæsere
En kapselblæser kan ikke reguleres med
et spjæld alene. Blæseren vil blot arbejde
hårdere for at presse luften igennem en
større modstand og vil dermed bruge
mere energi. Den eneste måde at regulere
den enkelte kapselblæser på, er ved
regulering af omdrejningstallet. Ofte
anvender man flere parallelt forbundne
kapselblæsere, hvorfor en anden mulighed
er at stoppe en eller flere blæsere.
Ligeledes skal ringkammerblæseren
reguleres på omdrejningstal. Forsøger
man at drosle en ringkammerblæser med
et spjæld, kan man ganske vist reducere
mængden af luft, men trykket vil stige
og blæseren vil forbruge mere energi, der
omsættes i varme.
Radialhjulsblæsere kan reguleres med
spjæld, men, som forsøget på Kærhede
Dambrug viste, er det en mindre energieffektiv
løsning. Også ved radialhjulsblæseren
er den mest energieffektive måde en
regulering af omdrejningstallet. Figur 2
viser, at hvis man halverer luftmængden
ved hjælp af spjæld, kan man forvente
en energibesparelse på ca. 20 %, hvilket
stemmer nogenlunde med målingerne
i tabel 1. Hvis man derimod regulerer
luftmængden ned ved hjælp af omdrejningstallet,
ville effektoptaget blive 70
% mindre. Det svarer i eksemplet fra
Kærhede Dambrug til en besparelse på
ca. 18.000 kr. årligt.
Tabel 2: Sammenligning af energiforbrug ved to
blæserløsninger.
Eksempel 1 Eksempel 2
Luftmængde m 3 /h 1.600 400
Tryk mbar 80 100
Effektoptag på kapselblæser kW 8 -
Effektoptag på ringkammerblæser kW - 3
Effektoptag på radialhjulsblæser kW 6 2
Ydelse, kapselblæser m 3 /kWh 201 141
Ydelse, radialhjulsblæser m 3 /kWh 261 209
Årlig besparelse kr./år 15.000 7.500
Investeringsbeløb, radialhjulsblæser kr. 25.100 25.100
Tilbagebetalingstid år 1,7 3,3
Regulering af radialhjulsblæsere vha.
omdrejningstal har effekt på det tryk blæseren
er i stand til at levere. Figur 3 viser
forskellen i trykket mellem en spjældog
en omdrejningsreguleret blæser. I
eksemplet er luftmængden reduceret fra
ca. 1.500 til 600 m 3 /t vha. en frekvensomformer.
Ved spjældregulering følger blæseren den
blå kurve. Ved omdrejningsregulering til
45 Hz følger blæseren den røde kurve.
Kurverne for andre frekvenser fremkommer
ved at parallelforskyde den røde
kurve. Det betyder, at ved regulering med
spjæld fra 1500 m 3 /h ned til 600 m 3 /h vil
blæseren kunne overvinde et modtryk på
ca. 98 mbar. Ved tilsvarende frekvensregulering
til 45 Hz vil den kunne overvinde
ca. 70 mbar.
Hvilken type blæser er mest rentabel?
Vi har regnet på to eksempler, hvor situationen
er en sammenligning af energiforbruget
ved to blæserløsninger (se tabel
2). Sammenligningerne er foretaget ved
lave modtryk. Lavtryksbeluftning giver
meget luft for pengene, men de opnåelige
iltmætninger er lavere end ved beluftning
på dybere vand, eksempelvis i 4 m brønd
med en kapselblæser.
Eksempel 1
Et anlæg har behov for 1.600 m 3 /t til at
forsyne lavtryksdiffusorer placeret i 70
cm. dybde. Der regnes med et samlet
modtryk 80 mbar. Da luftmængden er
forholdsvis høj ligger opgaven udenfor
ringkammerblæserens område. Derfor
sammenlignes en radialhjulsblæser og en
kapselblæser. Kapselblæseren er en PAM
Roots blower Omega 52 og radialhjulsblæseren
er en Ventur HPB-260D.
Effektoptaget på kapselblæseren er opgjort
under forudsætning af, at kapselblæseren
er reguleret til et omdrejningstal,
som svarer til den ydelse og det tryk,
som blæseren skal levere. Der er regnet
med en motorvirkningsgrad på 88 % for
begge motorer.
Eksempel 2
Luftbehovet er 400 m 3 /t ved et modtryk
på 100 mbar. Her sammenlignes
en ringkammerblæser af typen SKV-
NS-530-3-907 med en Ventur HPB 200
blæser.
Kapselblæser:
Ringkammerblæser:
Sammenfatning
Blæserens energiforbrug skal vurderes
ved at foretage en måling af optaget
effekt og sammenholde det med den
leverede luftmængde. Så længe modtrykket
er forholdsvis lavt, under 100 mbar,
har radialhjulsblæseren et godt forhold
mellem energi og luft.
Ved at regulere radialhjulsblæseren via
omdrejningstal er der mulighed for
større besparelser end ved regulering
med spjæld. I eksemplet med regulering
ned til 50 % luftflow spares ca. 20 %
energi ved at regulere med spjæld, men
ca. 70% ved at regulere med omdrejningstal.
På andre typer blæsere viser effekten af
modtrykket sig ikke direkte i form af
reduceret flow af luft, derimod i form
af et højere energiforbrug. Renholdelse
af diffusorer / dyser, vedligeholdelse af
installationen samt god udformning af
rør har stor betydning for modtrykket i
anlægget.
Måling af modtryk
Radialhjulsblæseren er følsom overfor
ændret modtryk. I forsøgsopstillingen på
Kærhede Dambrug forventedes et modtryk
på 72 mbar mod et målt tryk på 88
mbar, en stigning på 16 mbar, svarende
til 22 %. Ved modtrykket på 88 mbar
måltes et flow på 1185 m 3 /t, hvor blæseren
ifølge specifikationer skulle levere
1.800 m3/t ved 72 mbar. Altså reducerede
det uventede modtryk luftmængden
med ca. 35 %.
Årsagen til det forhøjede tryk var vand
i rørsystemet, hvilket har samme effekt
som en mindre rørdimension. En anden
typisk kilde til forøget modtryk er delvist
tilstoppede diffusorer / luftdyser.
Det er enkelt at lave en pålidelig måling
af modtrykket i systemet. Trykmåleren
laves ved hjælp af en klar slange, der danner
et ”U”. Der kommes vand i slangen
og den ene ende monteres på en studs på
trykrøret medens den anden er åben, se
figur 4. Modtrykket måles ganske enkelt
ved at måle afstanden mellem væskeoverfladen
i U-slangens to grene, en cm = 1 mbar.
Figur 2: Sammenhængen mellem effekt
og luftmængder ved spjældregulering
og regulering af omdrejningstal på en
radialhjulsblæser.
Figur 3: Sammenhæng mellem tryk og
flow ved omdrejnings-/ frekvensregulering
af radialhjulsblæser.
Figur 4 - Trykmåler til måling
af modtryk
Radialhjulsblæser:
Effekt (%)
Tryk (mbar)
120
120
Spjældregulering
100
100
Spjældregulering
80
80
60
60
Frekvensregulering
50 Hz
40
40
20
Omdrejningstalregulering
45 Hz
20
0 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 500 1000 1500 2000 2500
Luftmængde (%)
Flow (m 3 /h)
Blæser
M
Slange til
trykmåling
72 cm
Luft ind Ventil til diffusor
Tre typer blæsere - tre forskellige virkemåder.
Anders Andreasen måler blæsereffekt på Kærhede Dambrug.
6 BioMar Magasin Marts 2012 • 7