Частотно-регулируемые приводы поддерживают оптимальный климат в RainForest Кливлендского Метропарка

За кулисами изысканное сочетание механической инженерии и передовых HVAC-технологий поддерживает RainForest Кливлендского Метропарка — тропический оазис всего в 40 милях от канадской границы. Кливлендский (Огайо) Метропарк, рекреационное ведомство, известное своим «изумрудным ожерельем» лесов, гольф-полей, пешеходных троп и культурных достопримечательностей, опирается на передовое оборудование для сохранения этой уникальной среды обитания в комплексе Зоопарка.

Открытый в 1992 году, RainForest — куполный биосфера на два акра тропической флоры и фауны. Его система воздушной обработки — с полутонными тепловыми колесами и двигателями ABB — экономит 18 000 фунтов воды ежедневно, перенося влагу из отработавшего вытяжного воздуха в сухой входящий свежий воздух каждые 2,5 часа.

RainForest beherbergt 600 животных, от птиц и обезьян до рептилий и ярких рыб, предлагая более миллиону посетителей ежегодно опыт прогулки через центральноамериканские, африканские или азиатские тропические леса.

Хрупкая среда в суровом климате
Несмотря на экстремальные температурные колебания Великих озер — от субнулевых штормов «Альберта Клиппера» зимой до солнечно обожженных летних дней выше 90 °F — посетители и жители наслаждаются почти постоянными 76 °F и 76% влажности. Эта стабильность достигается HVAC-системой, эволюционировавшей для обеспечения 100% надежности за годы.

Инвестиции в 30 млн долларов не только погружают гостей в экзотическую среду, но и служат мощным напоминанием об срочности защиты акров тропических лесов от сверхразвития.

Применение теплового колеса критично для постоянного контроля температуры и влажности

Direct Air Systems Inc., базирующаяся в Кливленде и Колумбусе, Огайо, и Zesco Inc., кливлендский специалист по электромеханическому управлению движением, предоставляют HVAC-сервис RainForest и другим местным достопримечательностям, включая Зал славы рок-н-ролла.

RainForest использует два 100% внешних воздушных обработчика. Один, с мощностью 60 000 cfm, в основном охлаждает среду; другой, на 40 000 cfm, включает предварительный нагреватель и стойку увлажнителя. Оба блока имеют бок-ту-бок 10-футовые диаметром, 1000-фунтовые сухие десикантные тепловые колеса, экономящие 18 000 фунтов воды ежедневно, перенося влагу из вытяжного воздуха во входящий поток каждые 2,5 часа.

Эти 10-футовые тепловые колеса вращаются 7–18 оборотов в минуту, приводятся двигателем/приводом ABB Direct Torque Control — устраняя необходимость в редукторе и повышая надежность системы.

Термин «десикант» относится к материалу, связанному с поверхностями теплового колеса, который захватывает влагу и запахи, затем выводит их через верхнюю часть колес.

В зависимости от уровня влажности колеса вращаются между семью и 18 оборотами в минуту. Свежий процессный воздух втягивается снизу, фильтруется через колеса, и его температура и влажность умеренны медленным вращением колес и тепло/влагопередачей от интерьера. Нагреватели, когда необходимо, нагревают воздух перед входом в интерьер RainForest, содержащий более 60 температурных зон, включая офисы, кафетерий и сувенирные лавки.

Воздушные обработчики, встроенные в объект
В отличие от типичных кровельных блоков, экспонируемых элементам, обработчики RainForest интегрированы в структуру для сохранения эффективности в жаркие кливлендские лета и холодные зимы.

Эффективность и простота отличают систему
Десикантный процесс выбран за его 85% эффективность и операционную простоту. Простое механическое оборудование обычно дает большую надежность и легче обслуживание. Изначально каждое колесо использовало 1-л.с. двигатель переменного тока с 5:1 редукцией через механический редуктор.

Со временем редукторы выходили из строя с тревожной скоростью — одна замена требовалась ежегодно, без явного паттерна. Корневая причина — низкая скорость вращения, предотвращающая включение разбрызгивающей смазки редуктора, ведущую к преждевременному износу.

Путь к решению
Вместо продолжения с ненадежными редукторами, Direct Air Systems обратилась к решению AC-привод/AC-двигатель, устраняющему редукторы полностью. Этот подход — теперь распространенный в HVAC — предлагает проверенную инженерию, затратоэффективность и упрощенное обслуживание.

Стив Снайдер, президент Direct Air Systems, объясняет: «Когда смазка редуктора доказала свою несостоятельность, мы приняли подход прямого момента, который был затратоэффективен, легок в обслуживании и прост в эксплуатации. Кливлендский Метропарк выбрал наш бид для этого публичного сектора проекта».

Ретрофит установил решение ABB Direct Torque Control (DTC), с компактными приводами ACS 800, занимающими гораздо меньшую площадь — критично в пространственно ограниченных зонах. Оригинальный 1-л.с. двигатель/редуктор заменен на 5-л.с. асинхронный двигатель ABB и низковольтный привод. Эта прямая схема устраняет редуктор и энкодер импульсов, позволяя полный момент до нулевой скорости.

Приводы ABB вычисляют момент двигателя и поток 40 000 раз в секунду через внутренний алгоритм, устраняя необходимость в обратной связи энкодера и снижая обслуживание и простои.

Пока каждая система энергетического колеса контролируется индивидуальными блоками Johnson Controls, статус двигателя и привода мониторится через комплексную систему управления зданием Johnson Controls RainForest. В случае отказа контроля, приводы ABB ACS автоматически возвращаются к предустановленному RPM для поддержания теплопередачи. Запасные двигатели хранятся на месте, приводы — в ближайшем офисе Direct Air Systems.

С установки двигателя/привода ABB более четырех лет назад RainForest наслаждается бесперебойным сервисом. Direct Air Systems теперь активно применяет direct-torque control на других проектах, цитируя его затратоэффективность, простоту и надежность.

Модель для спасения тропических лесов мира
Вклады посетителей, наряду с усилиями организаций и правительств, защищают редкие акры тропических лесов от сверхразвития. Эти защищенные зоны не только служат убежищем для дикой природы, но и улучшают планету, улавливая углекислый газ и предоставляя источник будущих лекарств.

Более миллиона посетителей ежегодно наслаждаются средой 76 °F/76% влажности, пока система воздушной обработки подчеркивает необходимость защиты родных тропических лесов — в настоящее время сокращающихся на 1,5 акра в секунду из-за вырубки лесов.

Презентованный на Animal Planet, RainForest — одно из нескольких достопримечательностей Кливлендского Метропарк Зоопарка, охватывающего 168 акров и содержащего крупнейшую коллекцию приматов в Северной Америке среди своих 3000 животных.

Об авторе:

ABB, Automation Products, Low‑Voltage Drives — крупнейший в мире производитель электродвигателей и приводов. В США интегрированный канал продаж, дистрибьюторов и системных интеграторов, базирующийся в Нью-Берлине, Висконсин, поставляет полную линейку энергоэффективных электрических приводов и двигателей — от 1/8 до 135 000 л.с. — широкому спектру промышленных и коммерческих клиентов. Для дополнительной информации посетите www.abb.us/drives.com.