Meten van het elektrisch vermogen van ventilatoren

 OPTIVENT achtergrondbijlage 12 Meten van het elektrisch vermogen van ventilatoren Paul Van den Bossche – Samuel Caillou Afdeling Klimaat, Installaties en Energieprestatie (CLIE) Onderzoeksgroep ventilatie Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf WTCB Versie 23/07/2013 Inhoudstabel 1 DOEL ...................................................................................................................................................2 2 MEETAPPARATUUR ..................................................................................................................................2 3 VERLOOP VAN DE METING ..........................................................................................................................5 4 5 3.1 Voorbereiding van het gebouw en van het ventilatiesysteem ................................... 5 3.2 Meting.......................................................................................................................... 6 VERWERKING EN VOORSTELLING VAN DE RESULTATEN .........................................................................................6 4.1 Specifiek vermogen bij ontwerpdebiet ....................................................................... 6 4.2 Specifiek vermogen in gebruiksomstandigheden ....................................................... 6 4.3 Vermogen bij representatief werkingspunt (EPB) ....................................................... 8 VOORBEELD VAN EEN MEETRAPPORT .............................................................................................................8 Deze bijlage vormt een aanvulling op de praktijkrichtlijn ‘ventilatiesystemen in woningen’ die werd opgesteld door het WTCB in het kader van het IWT project Optivent (VIS‐CO‐95076). Deze documenten werden met de grootste zorg opgesteld. Het WTCB kan echter niet aansprakelijk gesteld worden voor eventuele schade die door gebruik van deze informatie zou zijn veroorzaakt. Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
1/8
1
Doel Diverse types ventilatiesystemen zijn voorzien van elektrisch bediende componenten die een elektrisch verbruik vertegenwoordigen. Het gaat daarbij vooral over ventilatoren in mechanische ventilatiesystemen, maar ook andere componenten kunnen leiden tot een bijkomend elektrisch verbruik: verwarmingselementen of ontdooiingen, bevochtigingssystemen, onderdelen voor de werking van de warmteterugwinning (motoren, kleppen,…), regelkleppen, vraagsturingssensoren, uitlezingen van gegevens en regelingen. Deze bijlage beperkt zich in hoofdzaak tot het elektrisch vermogen dat wordt opgenomen door de ventilatiegroep met 1 of 2 ventilatoren (PAHU) en desgevallend door de ventilator gebruikt voor de recirculatie (Precycling). De te meten vermogens richt zich op de netvoeding en omvat dus alle verbruiken van eventuele hulptoestellen (regeling, transformator, ventilatorsturing,..). Het gemeten vermogen laat toe de elektrische efficiëntie van het geheel van de installatie te evalueren, het wordt immers beïnvloed door de ventilator zelf (het rendement van motor en ventilator, de regeling, enz.), en door de drukverliezen van het kanalennetwerk (en componenten). 2
Meetapparatuur De meting kan gebeuren met een eenvoudige elektrische vermogensmeter. Deze moet wel in staat zijn het actieve vermogen te meten (in W) en niet enkel het schijnbare vermogen (in VA). Voor de liefhebber: Het actieve vermogen (in W) wordt als volgt uitgedrukt:
∙ ∙ cos Waar:  P is het actieve vermogen (in W),  V is de spanning (in V),  I is de stroom (in A),  Cos ϕ (“cosinus phi”) is de vermogensfactor (‐), altijd gelijk of lager dan 1, vb 0.67  V.I is het schijnbare vermogen (in VA, dat geen rekening houdt met de inductieve of capacitieve faseverschuiving tussen spanning en stroom).
Bij gebrek aan een meetinstrument dat het actieve vermogen meet, kan men het schijnbare vermogen (in VA) meten, maar dan mag geen enkele correctie voor de vermogensfactor in rekening worden gebracht (het resultaat zal dus ongunstig zijn). Volgende meetapparaten zijn mogelijk:  een vermogensmeter (vb in het stopcontact te plaatsen, dit veronderstelt een gemakkelijk bereikbaar klassiek stopcontact aan de luchtgroep), Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
2/8
Figuur 1: Voorbeelden van in het stopcontact te plaatsen vermogenmeters, sommigen meten het actieve vermogen, andere enkel het schijnbare Volgende oplossingen zijn eveneens mogelijk, maar minder praktisch:  een verbruiksmeter in combinatie met een tijdsmeting. Bij de meting moeten alle andere verbruikers in de woning worden uitgeschakeld. Om een voldoende nauwkeurigheid te bekomen moet de eindaflezing minstens 20 x groter zijn dan de minimale aanduiding. Met een apparaat met een kleinste aanduiding van bijvoorbeeld 0.1 kWh moet er dus minstens 2 kWh worden gemeten. Voor het meten van een vermogen van 100 W wil dit dus zeggen dat er minstens 20 h zou moeten worden gemeten. Bij apparaten met een draaischijf of met een pulssignaal kan ook de tijd voor een aantal omwentelingen worden gemeten. Kies een voldoende lange tijdsduur van de meting, of aantal getelde omwentelingen om toch een redelijke nauwkeurigheid te bekomen. In het voorbeeld van de meter op de foto (480 U/kWh = 480 omwentelingen per kWh): o meet de tijd voor 2 omwentelingen: vb 27.3 sec o opgenomen energie = 2 omwentelingen / 480 kWh = 0.0042 kWh o opgenomen vermogen = 0.0042 kWh x 1000 x 3600 / 27.3 sec = 549W Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
3/8
Figuur 2: voorbeelden van klassieke kWh meter of railmontagemeter, te combineren met een tijdsmeting 
een afzonderlijk spannings‐ en stroommeetapparaat (vb: ampèretang) o Deze werkwijze vereist dat men de stroomtang over één van beide fasegeleiders kan plaatsen, ga na of dit in alle veiligheid kan. o Meet indien mogelijk spanning en stroom gelijktijdig (gebruik eventueel 2 apparaten) o Meet de spanning: vb 232 V o Meet de stroom: vb 2.96 A o Opgenomen schijnbaar vermogen = 232 x 2.96 = 687 VA o Het te rapporteren vermogen = 687 W. Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
4/8
Figuur 3: voorbeeld van een universele meter met ampèretang Eisen aan het apparaat of het geheel van apparaten:  Voor meting van het actieve vermogen op een 230 VAC monofasig net  Bij voorkeur een lage onderste meetdrempel < 1 W (indien men stand‐by verbruiken wil meten)  Nauwkeurigheid klasse …  Voorzien van een geldig calibratierapport 3
Verloop van de meting 3.1 Voorbereiding van het gebouw en van het ventilatiesysteem De meting wordt uitgevoerd onder dezelfde voorwaarden als voor het meten van de mechanische debieten:  Alle buitendeuren en –vensters zijn aanwezig en gesloten  Alle binnendeuren en –vensters zijn gesloten, indien aanwezig  Natuurlijke toevoer‐ en afvoeropeningen, indien aanwezig (systemen B en C) bevinden zich in volledig open positie.  De woning is voldoende stofvrij, om vervuiling van het luchtdistributiesysteem te voorkomen  De ventilatoren bevinden zich in de te meten regelstand  In geval van vraaggestuurde ventilatie kan het nodig zijn om bepaalde componenten te fixeren in hun nominale positie volgens de voorschriften van de fabrikant. Het gaat hier bijvoorbeeld over natuurlijke openingen, ventielen of ventilatoren die geregeld worden in functie van CO2, vocht of aanwezigheid.  Filters, indien aanwezig, mogen worden vervangen door nieuwe filters.  Alle andere installaties die buitenlucht binnenhalen of binnenlucht naar buiten sturen, moeten worden stopgezet voor de meting (afdichting is niet vereist); het gaat bijvoorbeeld om volgende systemen:  Open verbrandingstoestellen (niet luchtdicht) met afvoer naar buiten: ketels, boilers, kachels of andere,  Dampkappen die lucht naar buiten stuwen,  Droogkasten die lucht naar buiten stuwen. Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
5/8

De meting wordt uitgevoerd op een moment dat bijkomende verbruikers in de unit (vorstbeveiliging, voor‐ of naverwarming) kunnen worden uitgeschakeld. 3.2
Meting o Meting op de volledige ventilatiegroep, bij voorkeur ter hoogte van de voedingschakelaar van de netvoeding o Meet en noteer de netspanning in het rapport. o De meting moet gebeuren voor de drie regelstanden van de ventilatoren Verifieer voor meetapparaten met een ogenblikkelijke aflezing gedurende een tiental seconden of het gemeten vermogen voldoende stabiel blijft. Maak eventueel gebruik van een functie op het apparaat om gemiddelde waarden te bepalen. 4
Verwerking en voorstelling van de resultaten De meetresultaten van het elektrische vermogen kunnen op volgende wijzen worden verwerkt. 4.1 Specifiek vermogen bij ontwerpdebiet Het specifieke vermogen van het volledige ventilatiesysteem (in de hoogste stand, bv. stand 3, de ontwerpstand conform met EPB), SPsystem, wordt als volgt gedefinieerd: PAHU  Precycling
SPsystem 
in W/(m³/h) max(V
,V
)
sup ply
Met: 



extract
PAHU het vermogen van de volledige luchtgroep (AHU=Air Handling Unit) bij ontwerpdebiet in W: o Voor systemen B en C: som van de vermogens van alle toevoer‐ respectievelijk afvoerventilatoren o Voor systeem D: som van de vermogens van alle luchtgroepen (dus zowel toevoerventilatoren als afvoerventilatoren) Precyling de som van de vermogens van de recirculatieventilatoren in W Met alle ventilatoren in de hoogste stand, bv. stand 3, de ontwerpstand conform met EPB. Vsupply en Vextract de totalen van de gemeten debieten voor de toevoer van buitenlucht, respectievelijk voor de afvoer naar buiten, in m³/h. De debieten van gerecirculeerde lucht worden (indien van toepassing) niet meegerekend in de totalen. 4.2 Specifiek vermogen in gebruiksomstandigheden In praktijk wordt niet steeds het ontwerpdebiet vereist, en wordt de ventilator manueel of automatisch naar lagere debieten teruggeregeld. Afhankelijk van de methodiek om het Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
6/8
debiet te regelen zal het opgenomen vermogen bij lagere debieten ofwel nauwelijks verminderen (en het specifiek vermogen zal stijgen) dan wel juist zeer sterk terugvallen (theoretisch kan het vermogen bij gehalveerd debiet terugvallen tot +/‐ 1/8). Hier is een groot potentieel om elektrische energie te besparen (zie ook bijlage ventilatoren of regeling). Om de zuinige regelbaarheid van de ventilator te evalueren zal het specifiek vermogen bij andere regelstanden/debieten worden bepaald. Voor de gebruikelijke 3 standen beschikken we dan over volgende specifieke vermogens:  SPsystem (voor stand 3)  SPstand 2 (voor stand 2)  SPstand 1 (voor stand 1) De specifieke vermogens voor standen 1 en 2 worden op een zeer gelijkaardige wijze bepaald als voor de hoogste stand. Omdat een vergelijking van deze factoren met deze van andere installaties moeilijk is als de debieten en de regelstanden erg verschillen kan er een gewogen gemiddelde vermogen worden bepaald (SPprofile). Hiervoor moeten we voor elk van de 3 standen beschikken over:  De gemeten debieten (maximum van toevoer en afvoer)  De gemeten vermogens (toevoer, afvoer en recirculatie)  (de specifieke vermogens per ventilatorstand)  De tijdsduur dat deze regelpositie gebruikt wordt, in % van de totale tijdsduur (samen steeds 100 % van de tijd) Stand van de Debiet Fractie van de Overeenkomstig gemeten Specifiek ventilator gebruiksduur (%) elektrisch vermogen (W) vermogen 3 V3 t3 P3 SPsystem 2 V2 t2 P2 SPstand2 1 V1 t1 P1 SPstand1 t1+t2+t3=100% Vmean het gemiddelde tijdsgewogen debiet in m³/h Vmean  t1V1  t 2 V 2  t 3 V 3
SPprofile 
t1 P1  t 2  P2  t 3  P3
in W/(m³/h) Vmean
In praktijk kunnen er nu eisen gesteld worden op de specifieke vermogens van standen 1 en 2, waarbij, om ze vergelijkbaar te houden, de tijdsfracties en het te bereiken gemiddelde debiet zouden kunnen worden vastgelegd. Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
7/8
Voorbeeld: Stand van de Debiet Fractie van de Overeenkomstig gemeten ventilator gebruiksduur (%) elektrisch vermogen (W) 3 250 20 135 2 170 70 60 1 85 10 45 20+70+10=100% Vmean= 0.2*250+0.7*170+0.1*85 = 177.5 m³/h SPprofile = (0.2*135+0.7*60+0.1*45)/177.5 = 0.41 W/(m³/h) Specifiek vermogen 0.54 0.35 0.53 4.3 Vermogen bij representatief werkingspunt (EPB) Momenteel niet gedetailleerd 5
Voorbeeld van een meetrapport Optivent Achtergrondbijlage 12 - Meten elektrisch vermogen v130723
8/8