Chave de seleção de motor e acionamento para futuros padrões de eficiência de ventilador HVAC

Quando o Departamento de Energia dos EUA (DOE) emitir as versões finais de seu tão esperado teste de eficiência de ventiladores e regras de padrões de eficiência nos próximos meses, ele aplicará regulamentos a uma aplicação crítica no quebra-cabeça de gerenciamento de energia do país. Enquanto isso, os membros da indústria estão debatendo como as novas regras – as primeiras para fãs comerciais e industriais – afetarão suas operações.

Duas coisas são certas. Em primeiro lugar, as regras devem reduzir o consumo de energia do ventilador, ajudando a reduzir os custos gerais de energia do edifício. Atualmente, os ventiladores representam cerca de 18% de toda a eletricidade comprada em edifícios comerciais e industriais. Conforme proposto, espera-se que as novas regras do DOE produzam um ganho de eficiência de 2 a 3%, economizando aproximadamente sete quatrilhões de BTUs de energia nos próximos 60 anos.

Em segundo lugar, um design de ventilador mais aerodinâmico não proporcionará necessariamente a economia de energia necessária para cumprir as regras propostas. Isso ocorre porque as alterações no projeto do ventilador podem ser extremamente difíceis de implementar em um sistema existente e o consumo de energia é mais fácil de resolver por meio da atualização do motor, que responde por toda a potência do ventilador. O aumento da eficiência do motor será, em muitos casos, essencial para alcançar a eficiência do ventilador.

O DOE entende isso. O Aviso de Disponibilidade de Dados do DOE lançado em 2022 incluiu um redesenho do ventilador apenas para a opção de tecnologia máxima, que excede em muito as metas de economia declaradas. A palavra "motor", no entanto, apareceu mais de 300 vezes no documento de 28 páginas.

Os fabricantes de motores já estão recebendo ligações de fabricantes de ventiladores que se perguntam se seus produtos existentes estarão em conformidade com os novos padrões propostos. Muitos também começaram a buscar alternativas de motores e acionamentos que lhes permitiriam alcançar a produção de eficiência necessária com o custo mais econômico.

Para melhorar a eficiência em novas instalações, o mercado de ventiladores comerciais está mudando para o uso de ventiladores de acionamento direto em vez dos tradicionais ventiladores acionados por correia. Como o nome indica, a hélice do ventilador é conectada diretamente ao eixo do motor em um ventilador de acionamento direto.

Há várias razões práticas para essa mudança. Como a hélice está diretamente conectada ao eixo do motor, os ventiladores de acionamento direto não sofrem perdas de transmissão de energia. Em comparação, um ventilador acionado por correia pode ter entre 10 e 30% de perda de eficiência. Os ventiladores de acionamento direto também são mais confiáveis ​​e fáceis de manter, com alguns operando praticamente sem manutenção. Os ventiladores acionados por correia requerem manutenção periódica e correm o risco de quebrar.

Enquanto todos aguardamos o teste final e as regras dos padrões de eficiência, aqui estão algumas outras coisas a serem lembradas:

Isso se deve em grande parte ao fato de os fabricantes desenvolverem tecnologias de motor/acionamento que outras indústrias precisavam para atender aos seus próprios regulamentos de eficiência energética do DOE.

A indústria de HVAC residencial liderou o caminho com a adoção precoce da tecnologia de motor e controle integrados (IMAC). Ao emparelhar o motor com controles integrados ou inversores de frequência variável, os IMACs

permitem operar motores de 1 a 15 hp em diferentes velocidades de acordo com a demanda do sistema. Introduzidos pela primeira vez há 15 anos, os IMACs agora se tornaram padrão em sistemas HVAC residenciais.

As indústrias comerciais de HVAC e de bombas agora estão seguindo o exemplo, substituindo aplicações menos eficientes de motores de velocidade única por IMACS apoiados por pesquisas e testados em campo e outros sistemas de acionamento de energia (PDS). (Um PDS inclui um motor e um inversor ou controle de velocidade ajustável. Ao contrário do IMAC, no entanto, os dois podem ou não necessariamente ser montados como uma unidade integrada.)

Todos estão abrindo um caminho claro que a indústria de ventiladores também pode seguir para melhorar a eficiência energética.

A maioria dos ventiladores e sopradores comerciais de hoje também conta com motores superdimensionados de velocidade única que foram projetados para atender à demanda máxima do sistema, embora o equipamento que eles acionam raramente opere em capacidade total. Nem todos os ventiladores precisarão de novos motores mais eficientes para atingir a saída de eficiência necessária, mas aqueles que precisam terão várias alternativas para escolher.