Sterowanie energooptymalne systemami HVAC z recyrkulacją i odzyskiem ciepła w pomieszczeniach czystych

• Autorzy: Jakubiak Monika , Porowski Mieczysław

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2021.7-8.3

Warianty tytułu

EN

Energy-optimized control of HVAC systems with recirculation and heat recovery in cleanrooms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano algorytmy energooptymalnego sterowania standardowym systemem HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) z recyrkulacją, odzyskiem ciepła (obrotowym regeneratorem energii) i chłodnicą suchą w obiegu recyrkulacyjnym dla pomieszczenia czystego ISO5 (M3.5, kl. 100). Wyznaczono roczne zapotrzebowanie na energię użytkową, końcową i pierwotną dla obróbki termodynamicznej powietrza i przypadku realnych obciążeń oraz parametrów eksploatacyjnych, a także dwóch wariantów sterowania: standardowego - wariantu I i energooptymalnego - wariantu II. Jako narzędzie analizy sformułowano model symulacyjny działania systemu HVAC w ciągu całego roku. Wykazano, iż wdrożenie algorytmów sterowania energooptymalnego (wariantu II) pozwala zmniejszyć roczne zapotrzebowanie na energię pierwotną systemu HVAC aż o 39,2% w stosunku do strategii standardowej (wariantu I).

EN

The article presents algorithms of energy-optimal control of a standard HVAC system with recirculation, heat recovery (rotary energy regenerator) and a dry cooler in a recirculation cycle for a cleanroom ISO5 (M3.5, cl. 100). The annual demand for usable, final and primary energy was determined for thermodynamic air treatment and the case of real loads and operating parameters, as well as two control variants: standard - variant I and energy-optimal - variant II. A simulation model of the HVAC system operation throughout the year was formulated as an analysis tool. It has been shown that the implementation of energy-optimal control algorithms (variant II) allows to reduce the annual primary energy demand of the HVAC system by as much as 39.2% compared to the standard strategy (variant I).

Słowa kluczowe

PL

sterowanie energooptymalne; systemy HVAC; pomieszczenia czyste

EN

energy-optimal control; HVAC systems; cleanrooms

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 7/8
• Strony: 20--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Jakubiak Monika

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Poznańska, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-8176-2952

autor

Porowski Mieczysław

• Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Poznańska, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-9793-6133

Bibliografia

• [1] Federal Standard, Airbone particular cleanliness clasess in cleanrooms and zones. Fed-Std-209e, 1992.
• [2] Hu S.-C. Chuah Y.K., Power consumption of semiconductor fabs in Taiwan, Energy - Int. J. 28 (2003) s. 895-907.
• [3] Hu S.-C., Tsao J.-M., A comparative study on energy consumption for HVAC systems of high-tech FABs, Applied Thermal Engineering. (2007) s. 2758-2766.
• [4] ISO 14644-1 ”Cleanrooms and associated controlled environments - Part 1: Classification of air clean liness”.
• [5] Karty doborowe wytwornic wody chłodzącej typoszeregu NX/CA firmy Mitsubishi (2021).
• [6] Maćkowiak M., Porowski M., Sterowanie energooptymalne układu klimatyzacyjnego z recyrkulacją i obrotowym regeneratorem energii dla pomieszczenia czystego. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja. 50/8. (2019) s. 310-317.
• [7] Maćkowiak M., Porowski M., Zapotrzebowanie na energię oraz koszty klimatyzacji w układzie z recyrkulacją i rekuperatorem dla pomieszczenia czystego. Instal 10/2019, s. 28-33, DOI 10.36.119/15.2019.10.4.
• [8] Porowski M., Energy optimization of HVAC system from a holistic perspective: Operating theater application, Energy Conversion and Management 182. (2019), s. 461-496.
• [9] Porowski M., Ocena energetyczna układów klimatyzacyjnych sal operacyjnych z recyrkulacją powietrza. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 46/12. (2015), s. 485-489.
• [10] Porowski M., The optimization method of HVAC system from a holistic perspective according to energy criterion, Energy Conversion and Management. 181. (2019), s. 621-644.
• [11] Shan K., Wang S., Energy efficient design and control of cleanroom environment control systems in subtropical regions - A comparative analysis and on-site validation, Applied Energy. 204 (2017) s. 582-595.
• [12] Tsao J.-M., Hu S.-C., Xu T., Chan David Y.L., Capturing energy-saving opportunities in make-up air systems for cleanrooms of high-technology fabrication plant in subtropical climate, Energy and Buildings. 42 (2010) s. 2005-2013.
• [13] Tsao J.J.M., Hu S.-C., Kao W.-C., Chien L.-H., Clean Room Exhaust Energy Recovery Optimization Design, ASHRAE Transactions. 116 (2010) Part 1 s. 81-86.
• [14] Zhao Y., Li N., Tao C., Chen Q., Jiang M., A comparative study on energy performance assessment for HVAC systems in high-tech fabs, Journal of Building Engineering. 39 (2021) 102188.
• [15] Zhuang C., Wang S., Shan K., Adaptive full-range decoupled ventilation strategy and air-conditioning systems for cleanrooms and buildings requiring strict humidity control and their performance evaluation, Energy 168. (2019) s. 883-896.
• [16] Zhuang C., Wang S., Shan K., Probabilistic optimal design of cleanroom air-conditioning systems facilitating optimal ventilation control under uncertainties, Applied Energy. 253 (2019) 113576.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).