La selezione del motore e dell'azionamento è fondamentale per i futuri standard di efficienza dei ventilatori HVAC

Quando nei prossimi mesi il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) pubblicherà la versione finale delle tanto attese norme sui test di efficienza dei ventilatori e sugli standard di efficienza, applicherà le normative a un'applicazione critica nel puzzle della gestione energetica del paese. Nel frattempo, i membri del settore stanno discutendo su come le nuove regole – le prime in assoluto per i ventilatori commerciali e industriali – influenzeranno le loro attività.

Due cose sono certe. In primo luogo, le norme dovrebbero ridurre il consumo energetico dei ventilatori, contribuendo a ridurre i costi energetici complessivi dell’edificio. I ventilatori rappresentano attualmente circa il 18% di tutta l’elettricità acquistata negli edifici commerciali e industriali. Come proposto, le nuove regole del DOE dovrebbero produrre un guadagno di efficienza del 2-3%, risparmiando circa sette quadrilioni di BTU di energia nei prossimi 60 anni.

In secondo luogo, una progettazione più aerodinamica dei ventilatori non garantirà necessariamente il risparmio energetico necessario per conformarsi alle norme proposte. Questo perché le modifiche alla progettazione delle ventole possono essere estremamente difficili da implementare in un sistema esistente e il consumo energetico è più facile da gestire aggiornando il motore, che rappresenta tutta la potenza della ventola. L’aumento dell’efficienza del motore sarà, in molti casi, parte integrante del raggiungimento dell’efficienza della ventola.

Il DOE lo capisce. L'avviso DOE sulla disponibilità dei dati pubblicato nel 2022 includeva una riprogettazione delle ventole solo per l'opzione tecnologica massima, che supera di gran lunga gli obiettivi di risparmio dichiarati. La parola “motore”, tuttavia, è apparsa più di 300 volte nel documento di 28 pagine.

I produttori di motori stanno già rispondendo alle richieste dei produttori di ventilatori che si chiedono se i loro prodotti esistenti saranno conformi ai nuovi standard proposti. Molti hanno anche iniziato a cercare motori e azionamenti alternativi che consentano loro di raggiungere l’efficienza richiesta al costo più economico.

Per migliorare l’efficienza nelle nuove installazioni, il mercato dei ventilatori commerciali si sta spostando verso l’uso di ventilatori a trasmissione diretta invece dei tradizionali ventilatori a cinghia. Come suggerisce il nome, l'elica del ventilatore è collegata direttamente all'albero del motore su una ventola ad azionamento diretto.

Ci sono diverse ragioni pratiche per questo cambiamento. Poiché l'elica è collegata direttamente all'albero motore, i ventilatori ad azionamento diretto non subiscono perdite di trasmissione della potenza. In confronto, un ventilatore con trasmissione a cinghia può avere una perdita di efficienza compresa tra il 10 e il 30%. I ventilatori a trasmissione diretta sono anche più affidabili e di più facile manutenzione, poiché alcuni funzionano praticamente senza manutenzione. I ventilatori con trasmissione a cinghia richiedono una manutenzione periodica e corrono il rischio di rompersi.

Mentre aspettiamo tutti i test finali e le regole sugli standard di efficienza, ecco alcune altre cose da tenere a mente:

Ciò è dovuto in gran parte ai produttori che sviluppano tecnologie di motori/azionamenti di cui altri settori hanno avuto bisogno per soddisfare le proprie normative DOE sull’efficienza energetica.

Il settore HVAC residenziale ha aperto la strada con la tempestiva adozione della tecnologia IMAC (Integrated Motor and Control). Abbinando il motore a controlli di bordo o azionamenti a frequenza variabile, IMAC

consentono di azionare motori da 1 a 15 hp a velocità diverse in base alla richiesta del sistema. Introdotti per la prima volta 15 anni fa, gli IMAC sono ora diventati lo standard nei sistemi HVAC residenziali.

Le industrie commerciali HVAC e delle pompe stanno ora seguendo l'esempio, sostituendo le applicazioni di motori a velocità singola meno efficienti con IMACS supportati dalla ricerca e testati sul campo e altri sistemi di azionamento di potenza (PDS). (Un PDS include un motore e un azionamento o controllo a velocità regolabile. A differenza dell'IMAC, tuttavia, i due possono o meno essere necessariamente assemblati come un'unità integrata.)

Tutti stanno aprendo un percorso chiaro che anche l’industria dei ventilatori può seguire per migliorare l’efficienza energetica.

La maggior parte dei ventilatori e dei soffiatori commerciali di oggi si affida anche a motori sovradimensionati a singola velocità progettati per soddisfare la massima domanda del sistema, anche se le apparecchiature che alimentano raramente funzionano a piena capacità. Non tutti i ventilatori avranno bisogno di nuovi motori più efficienti per raggiungere l’efficienza richiesta, ma quelli che lo avranno avranno molteplici alternative tra cui scegliere.