מַחֲשֵׁף לְהַטָּמֵן חַם: קִבּוּעַ גְּדָלִים לְתַקְצִיבִים מְכָנִיִּים בְּמִשְׁתָּנִים לְמַעֲנֵי זְרִימַת הַתְּחִלָּה וְהַשִּׁיאָר הַחִינּוּקִי

מִשְׁתָּנֶה בְּחָנֻךְ בְּאֵזוֹר דְּרוֹמִי שֶׁל אוֹנְטָרִיו הִסִּיר אֶת מְחַמְּמֵי הַגַּז שֶׁלּוֹ בְּקַיִץ 2026 וְהִשְׁתִּיל בִּמְקוֹמָם 420 קילו־וַט מַחֲמְמֵי חֹם מִסְּגַן הָאוֹר. הַמּוֹצִיא הַמְּכָנִי קִבֵּעַ אֶת הַמְּדַבְּקִים כְּדֵי שֶׁיַּעֲשׂוּ כָּרָאוּי. אַף עַל פִּי כֵן, הַחֲבָרָה הַחַשְׁמָלִית נִפְסְלָה בַּבֹּקֶר הַקָּרִיר הָרִאשׁוֹן: הַתְּחִלָּה הַמְּבִיאָה שֶׁל הַמְּדַבֵּק הָרִאשׁוֹן הִשְׁפִּיעָה עַל הַזְּרִימָה הָרִאשׁוֹנִית שֶׁל 1,200 אַמְפֶּר וְהִשְׁפִּיעָה עַל הַמַּחֲשֵׁף לְמַעֲנֵי יְרִידַת הַמַּחֲשֵׁף ל-398 ווֹלְט, וּשְׁנֵי מְשַׁנְּיֵי הַמַּהֲלָךְ שֶׁל הַגַּג נִפְסְלוּ מִסִּבַּת מַחֲשֵׁף נָמוּךְ בְּטֶרֶם שֶׁהַמַּהֲלָךְ הַשֵּׁנִי הִתְחִיל לַעֲשׂוֹת אֶת מִשְׁתַּמְּשׁוּתוֹ. מַחֲשֵׁף לְהַטָּמֵן חַם אֵינוֹ נִמְצָא בְּדֶרֶךְ כְּלָל כְּאֶלֶם שֶׁמַּעֲרִיכִים אוֹתוֹ בְּמִשְׁתָּנִים מְכָנִיִּים, וְזֶה בְּעַצְמוֹ הַסִּבָּה שֶׁהוּא נִמְצָא בְּדֶרֶךְ כְּלָל בְּמִשְׁתָּנִים מְכָנִיִּים.

 

תַּקְצִיבִים חַשְׁמָלִיִּים מְפַסְּלִים אֶת הַהֲנָחוֹת הַמְּכוּנּוֹת לְמַחֲשֵׁפִים

מְחַמֵּם גַּז וּמְחַמֵּם חִיּוּט מַעֲבִירִים כַּמּוּת שֶׁל חֹם שֶׁהִיא אַחַת. בְּתַשְׁלִיב חַדְרָנִי אֵין לָהֶם שׁוּם דָּבָר בְּמִשְׁתָּף. הַמְּחַמֵּם הִדְלִיק כַּמָּה מֵאוֹת וַט לְמַעֲבִיר וּלְבִקּוֹר שֶׁל מְצַלֵּחַ. הַמְּחַמֵּם הַחִיּוּטִי מַעֲבִיר מֵאוֹת קִילוֹוַט עַל־יְדֵי מְצַלְּחִים חֲתוּמִים בְּמוֹטוֹר, וְהוּא מַעֲבִיר אוֹתָם בִּגְלוּלִים: הִתְחַלְּכוּת, הַגְבָּרָה, נִקּוּי מִקְרָח, יְרִידָה.

הַשֵּׁרוּת הַקַּיָּמִים נִמְדְּדוּ לְפִי שִׁיא קִרּוּר בַּקַּיִץ וּמִסְפָּר מְפֻרְקָן שֶׁל מְאוֹרִים. שִׁנוּי בְּמִשְׁרָד הַחִמּוּם מוֹעִיל אֶת הַשִּׁיא לְבֹקֶר חִנּוּקִי, כְּשֶׁהָאוֹר וְהַמִּסְפָּרִים הַמְּחֻבָּרִים לַחֲבֵרָה גַּם הֵם קְרוֹבִים לַשִּׁיא, וּמַמְשִׁיךְ מִסְפָּר תַּרְמוֹלִי לְמִסְפָּר מְכוֹנִי. מַחֲשֵׁף לְהַטָּמֵן חַם הַהֲלָכָה מַתְחִילָה בֶּאֱמֶת פֹּה, וְלֹא בְּשֻׁלְחָן בְּחִירַת הַמְּצַלֵּחַ.

יש שינוי שלישי שחישובים של עומסים מפספסים באופן רגיל. חישוב השירות המקורי כלל גורמי דרישה שאושרו על ידי חברת החשמל לבניין המחומם בגז, עם פיקת החורף הקצרה שלו ותכולת המנועים הנמוכה. הפעלת מחדש של אותן הנחות 다양ות על תחנת משאבות חום ממעיטה את העומס, משום שמחברי המדרגות לא מחלקים את העומס באותה צורה שבה עומסי שקעים ואורות עושים זאת.

 

חישוב העומס: מה ממשאבות החום דורשות באמת מהשירות

התחל בכושר יומי לעיצוב, ולא בכושר לוחית השם. תחנת משאבת חום נקודתית באוויר של 420 קילוואט בדרום אונטריו עשויה לספק 420 קילוואט ב-8.3°צ, ורק כ-68% מזה בתנאי העיצוב של 15-°צ. טבלאות הכושר המפורסמות מציגות את הירידה; מה שהן מראות פחות בבירור הוא שכניסת החשמל עולה באותו זמן, מכיוון שמקדם הביצוע (COP) יורד מ-3.4 בערך ל-1.8.

הנה החישובים מהקמפוס לעיל, אשר הם טיפוסיים לשדרוג מסחרי בינוני בגובה 480 וולט:

• משאבות חום, שני מודולים × 210 קילוואט: 233 קילוואט חשמל ב-15-°צ, COP 1.8
• משאבות סיבוב, 4 במהירות קבועה: 22 קילוואט, ברציפות
• בקרות ומערכת ניהול בניינים (BMS): 4 קילוואט, ברציפות
• חימום חלופי התנגדותי, 4 שלבים: 120 קילוואט, רק מתחת לטמפרטורת העיצוב
• העומס החשמלי הכולל לעיצוב: 379 קילוואט, כ-407 קילו-וולט-אמפר במקדם הספק של 0.93

 

 

אותם 407 קילו-וולט-אמפר הם העומס. זה לא גודל הטרנספורמטור. הפער בין שני המספרים האלה הוא המקום שבו תקציבי השדרוג נוטים לטעות בשני הכיוונים, והסעיף הבא עוסק בסגירת הפער הזה בלי לקנות 40% יותר נחושת מאשר הבניין ישתמש אי פעם.

 

מיצוי גודל הטרנספורמטור להפעלת משאבות חום

סעיף 440 של התקנות הלאומיות לחשמל (NEC) מנהל מעגלי מנוע-מחוץ ודורש זרם עומס מדורג במקום זרם לוחית על מחוץ רתומות מבריחים. סיכומי מזינות ושירות עדיין עוברים דרך סעיף 220, ו NFPA 70 זה הטקסט שהבודק יקרא למעשה. בפועל: לבנות את גודל הטרנספורמטור מתוך עומס מחושב שכולל זרמי עומס מדורגים של המנועים, החימום החלופי המדורג, ה זרם התחלה שיציאת המקררים האלה יוצרת, והעומס הבנוי שנשאר מחובר.

במקרה של אונטריו, העומס הבנוי שנשמר לאחר הסרת המחמם היה 520 kVA. הסה' הכולל היה 927 kVA. היחידת הקיימת של 750 kVA שהותקנה על הקרקע כבר רצה ב-98% בערך בימים של שיא קיץ, ולכן שימוש חוזר לא היה באפשרות. ציינו 1,500 kVA, 13.8 kV דלתא ל-480Y/277 V, עכבה של 5.75%, שהיא הגודל הסטנדרטי הבא ומשאירה כ-35% מרווח לשלב השני של אותה תוכנית.

שלושה מספרים הבאים ישירות וכל אחד מהם משנה את הציוד הلاحق. הזרם הראשוני הוא 62.8 A. הזרם המנייתי של המארח הוא 1,804 A. הזרם הקצר הזמין במארח בטרמינלים הוא כ-31 kA, וגודל זה קובע האם ציוד המפסקים יוזמן ל-42 kA או 65 kA. זה גם הגודל ששכיח ביותר שקבלנים שוכחים לבקש.

אזהרה אחת בנוגע לעומס. A משתנה יבש אינו נושא עומס יתר מתמשך בדרך שבה יחידה ממולאת שמן עושה. IEEE C57.12.01 הדרישות למחשפים יבשים מבוססות על טמפרטורת סביבה ממוצעת של 30° צלזיוס ומקסימלית של 40° צלזיוס, ואילו במערכת מוגנת על גג בניין ביולי הטמפרטורה עולה בהרבה מעבר לכך. הפעלת יחידת מחשב יבשה ב-100% מהעומס המצוין שלה בתוך סביבה שטמפרטורתה 50° צלזיוס היא החלטה שמשפיעה על משך חייו של המכשיר, ולא רק החלטה שמרנית.

 

זרם הפעלה ראשוני וירידת מתח: המקום שבו התאמות חוזרות בדרך כלל נכשלות

ירידת המתח בעת הפעלת מנוע דרך שנאי היא בקירוב היחס בין הספק הדרוש להפעלה (בקילו וולט-אמפר) לספקי השנאי (בקילו וולט-אמפר), כפול האחוז של ההתנגדות הפנימית. דחף של 90 קילו וואט עם זרם נомינלי של 140 אמפר וזרם נעילה של פי 6, מושך כ-840 אמפר ב-480 וולט, כלומר כ-698 קילו וולט-אמפר ברגע ההפעלה. עבור שנאי של 1,500 קילו וולט-אמפר באחוז התנגדות פנימית של 5.75%, הירידה המתקבלת היא כ-2.7%, כלומר בתוך ה-10% שרוב חברות החשמל מאפשרות בנקודת השירות.

להקטין את הטרנספורמטור ל-1,000 קילו-ואט-אמפר, ובמקרה זה אותו מנוע דחיסה יגרום לירידת מתח של 4.0%. כעת לחבר שני מנועי דחיסה לאותו פקודה של השלב (staging), וירידת המתח תכפיל את עצמה לפרק זמן קצר מאוד — פחות משנייה אחת — מה שמייצר מצב שגורם למחשפי התדר המשתנה (VFD) להתנתק ולאתחל מחדש את מערכות הבקרה. סדרי התקנה חוזרת זולים מבצעים בדיוק זאת, משום שהלוגיקה של ההפעלה המשולבת נכתבה על ידי הקבלן המכניקלי ואינה נבדקת כלל על ידי צד החשמל.

זרם התחלה הזרם בעת ההפעלה הראשונית הוא אירוע נפרד וגדול יותר. יחידה קרה של 1,500 קילו-ואט-אמפר עשויה למשוך זרם של 8–12 פעמים מהזרם הנקוב שלה במשך 0.1 השנייה הראשונה; כלומר, במערכת של 480 וולט — זרם של 14,000 עד 21,000 אמפר. אם משאירים את הגדרת ההפעלה המיידית של המפסק הראשי כפי שהיא ב завод, היום הראשון של ההפעלה והאCommissioning ייפתח בהפעלת מפסק לא רצויה, שלאחריה ייערך ויכוח על כך האם הטרנספורמטור פגום.

זו החלק של החבילה שרכשנים רואים לעיתים נדירות בהצעת מחיר. כל יחידה שאנו משלחים לתחנת שדרוג יוצאת עם מעטפת זרם הפעלה מחושבת המצורפת לדוח בדיקות rutinיות, כדי שהקבלן יוכל לקבוע עיכוב קצר-טווח או לציין סגירה בנקודת הגל לפני שהמשאית מגיעה. בפרויקט בית ספר בוורמונט, הספציפיקציה החשמלית ציינה את זרם הנעילה של המניעים, אך דפי הנתונים שהוגשו ציינו רק את זרם העומס הנקוב. ביקורת ההגשה גילתה את אי התאמה שלושה שבועות לפני המסירה, ולא בשעה 6:00 בבוקר בחודש ינואר, בעת ההפעלה הראשונית.

 

הרמוניות ממנועי מנגנוני מיזוג אוויר מבוססי ממריץ ומה הן גורמות לעליתי הסליל

מנועי מנגנוני מיזוג אוויר מבוססי ממריץ מסוג סקרול וסקרוו לא מתנהגים כמו מנועים חיבוריים ישירים. הקצה הקדמי שלהם מושך זרם שאינו סינוסואידלי, בדרך כלל עם עיוות הרמוני כולל של 25%–40% בחלק מהעומס, והספקטרום הזה פוגע בעליתי הסליל כהפסד נוסף של זרמי מערבולת וחימום מקומי. משתנה יבש המתקן שנבחר על סמך הקילו-וולט-אמפר בלבד יעבוד חם יותר מאשר המציין שלו במדוייק בשעות שבהן התחנה פועלת ב-30% מהקיבולת שלה.

ישנם שני תשובות אפשריות. ניתן לציין מתקן עם דרגת K, K-4 כאשר יש מספר קטן של ממירים, ו-K-13 כאשר יחידות חוץ של מערכות VRF או חבילות גדולות של ממירים משתנים (VFD) מהוות את העומס העיקרי, או לרדת בדרגת המתקן הרגיל באמצעות שיטת מקדם האובדן ההרמוני. שתיהן חוקיות; התעלמות מהשאלה אינה חוקית, במיוחד במערכות VRF, שבהן עשרים ממירים קטנים מוסיפים את עיוות הזרם שלהם באותה נקודת הפצה.

ההשפעה המשנית היא גורם הספק מקדים בעומס קל. קondenסטורים במעגל ה-DC דוחפים זרם לפני המתח כאשר התחנה עומדת ב-20% מהקיבולת שלה ביום מתון, ולכן מַחֲשֵׁף לְהַטָּמֵן חַם גורם הספק שצוין כ-0.93 מאחר (לגרינג) פועל כעת כ-0.85 מקדים (לידינג). לא קורה כשל מיידי, אך מדידת החשמל על ידי חברת החשמל, בנק הקondenסטורים והבקרות להפעלת מחוללים במקביל מתחילות להתנהג באופן בלתי רגיל. יש להודיע למישהו מהנדסי חברת החשמל לפני שיבדקו זאת במדידה.

 

אקלים קריר, חום גיבוי והבעיה של הסטג'ינג

מתחת ל-12- מעלות צלזיוס, יחידות סטנדרטיות הפועלות על בסיס אוויר מספקות 55% עד 65% מהקיבולת המדורגת שלהן. יחידות לקלימה קרה שומרות על 70% עד 80% ומשמרות את מקדם הביצוע (COP) קרוב ל-1.8. לא משנה מהו הפער, חום התנגדות ממלא אותו, וחום התנגדות מגיע בצעדים של עומס. בנק גיבוי של 120 קילוואט, המופעל בשלבים של ארבעה צעדים של 30 קילוואט כל אחד, מוסיף 36 אמפר בכל צעד ב-480 וולט. בנפרד, זה לא דבר משמעותי. אך כאשר כל ארבעת הצעדים מופעלים בו זמנית בקריאה אחת, זה יוצר שינוי במעומס בגודל 120 קילוואט בתוך פחות משנייה אחת, וטרנספורמטור שגודל לפי העומס המחושב בדיוק אין לו מענה לכך.

ההפשרה היא הפיק הנסתר. הפשרה באמצעות מחזור הפוך מוציאה חום ממעגל הבניין תוך כדי שהקומפרסורים ממשיכים לפעול, ותחנת חימום הכוללת שמונה מודולים יכולה לבצע הפשרה באופן סדרתי אפילו בבוקר לח עם טמפרטורה של 2 מעלות צלזיוס. יש לתכנן עבור מקרה ההפשרה המזדמן, ולא לפי טבלת הקיבול במצב יציב, ולהכניס גם את זרם ההפעלה הראשוני של ההפעלות המחודשות באותה חישוב.

הכיסוי והסביבה זכאים להתייחסות רבה יותר מאשר המפרט הרגיל לתחנות קרות מעניק להם. התעבות על כריכה יבשה לא מופעלת ב-25- מעלות צלזיוס, ולאחר מכן עלייה מהירה בעומס בבוקר, היא מסלול תקלה אמיתי; מחממים חלל ותרמוסטט שפועלים באמת אינם פריטי רזירבה. עבור יחידות מותקנות על בסיס שמן באותו אקלים, נקודת ההיצרות של הנוזל וצמיגות ההפעלה הקרה חייבות להיכלל במפרט, ולא בהערת שוליים.

 

מהמפרט למשלוח: מה שבונים ומה שנבחן

ריינן אלקטריק היא ספקים של משנים מאושרrei UL בונה יחידות בגודל 1,500 קילו-וולט-אמפר כמו זו במבנה ששטחו 120,000 מטר רבוע בג'יאנגסו, עם למעלה מ-180 סטים של ציוד ייצור ובקרה ועם 37 פטנטים. מאז 2023, כשאנו שותפים במשותף עם אייטון, אנו עובדים לפי אותה דיסציפלינה של אובדן והתנגדות שחברות יצרניות אמריקאיות גדולות יותר מיישמות, ואנו פורסים את נתוני הבדיקות השגרתיות במקום לסכם אותן.

כל יחידה עוברת את סדר הבדיקות הסטנדרטי של IEEE C57.12.90: התנגדות לסלילים, יחס, קוטביות, אובדן ללא עומס, אובדן תחת עומס, אימפדנס, מתח מיושם ומתח מושרה, וכן בדיקת עליית טמפרטורה מסוג 'type test' על העיצוב. ערך האימפדנס נשלט בתוך טווח של ±7.5% מערכו המצוין, מה שחשוב כאשר חברת החשמל בודקת את זרם הפגיעות לפני שאושרת שדרוג שירות. הבדיקה הזו היא גם הסיבה לכך ש משתנה יבש הציטוט חייב לציין במפורש את ערך האימפדנס, ולא להשאיר אותו כערך ברירת המחדל של המפעל.

האשכלה היא נושא של 'יש או אין' — או שיש את המסמכים הנדרשים, או שאין אותם. תקן UL 1561 ליחידות יבשות למטרות כלליות, תקן CSA C22.2 מס' 66 עבור קנדה, וסימון cULus כאשר שני השווקים רלוונטיים. בקמפוס אונטריו דרשה חברת החשמל שהסימון של CSA יהיה קריא על הלוחית השם, ושדוח הביצועים יאפשר לעקוב אחר מספר הסידורי של היחידה. שני הפריטים נמצאו בתיקית המשלוח, והבקרת האיכות הצליחה כבר בבדיקה הראשונה. ספקים של משנים מאושרrei UL היצרן

 

 

המשלוח נמשך 16 שבועות ממועד אישור השרטוטים, ובמהלכו עמד בודק חיצוני שהועסק על ידי הבעלים על ביצוע הבחנות הסדירות. לאחר ההערה שלנו בנוגע להפעלה הראשונית, שונתה החיבוריות של מחבר החום התנגדותי המדורג לשליטה דו-שלבית, וירידת המתח בשירות שנמדדה בעת מעבר למצב גיבוי ירדה מ־3.9% ל־1.8%. השינוי הזה כריך את רכישת מגען אחד ושעות עבודה של חשמלאי.

 

השלב הבא

אם אתם ממירים בניין המחומם בגז, שלחו ארבעה פריטים: עומס החימום ביום העיצוב עם טבלת הקיבולת שמובילה אחריו, זרם הטעינה הנומינלי והזרם הננעל של המ,address, עומס הבניין שנותר, וטמפרטורת הסביבה של מעטפת הבניין. אנו מחזירים דף קביעת גודל הכולל את ה־kVA המחושב, ירידת המתח המוצאת, זרם התקלה הזמין והמלצה על מקדם K, בדרך כלל תוך יומיים עסקים.

בקשו את ספקים של משנים מאושרrei UL ערכת המסמך בו זמנית: דוח הבחנות הסדירות, הפניה לרישום תחת UL או CSA, והצהרה על סובלנות האימפדנס. בודקי הרשת מבקשים את שלושת המסמכים האלה, והצגתם מראש מקצרת את תהליך אישור שדרוג השירות בהרבה יותר מאשר כל משא ומתן על מחיר.

על הסופר — מאמר זה נכתב על ידי צוות ההנדסה של הממיר בריין אלקטריק, יצרן בעל אישור UL/CSA ושותף ידועה עם איטון, שבסיסו במחוז ג'יאנגסו בסין, ומספק ממירים מסוג 'יובש', שמן-מוצפים וממירים מותקנים על עמודים לפרויקטים מרכזי נתונים, אחסון אנרגיה, מקורות אנרגיה מתחדשים, רפואה ותשתית ברחבי צפון אמריקה, המזרח התיכון, דרום מזרח אסיה ואפריקה.