Pengubah Kecepatan Variabel Menjaga RainForest Cleveland Metroparks pada Iklim Optimal

Di belakang layar, campuran canggih dari teknik mekanik dan teknologi HVAC lanjutan memelihara RainForest Cleveland Metroparks, oasis tropis yang berlokasi hanya 40 mil dari perbatasan Kanada. Cleveland (Ohio) Metroparks, otoritas rekreasi yang terkenal dengan “rantai emeral” hutan, lapangan golf, jalur pendirian, dan landmark budaya, mengandalkan alat canggih untuk memelihara habitat unik ini di dalam kompleks Zoo.

Dibuka pada tahun 1992, RainForest adalah biosfera dom yang meluas dua hektar flora dan fauna tropis. Sistem penangan udara—dengan roda panas setengah ton dan motor ABB—menghemat 18.000 pon air setiap hari dengan mentransfer kelembaban dari udara buang yang basah ke udara segar yang masuk setiap 2,5 jam.

RainForest menempati 600 hewan, dari burung dan monyet hingga reptil dan ikan berwarna, menawarkan lebih dari satu juta pengunjung setiap tahun pengalaman berjalan melalui hutan hujan Amerika Tengah, Afrika, atau Asia.

Lingkungan Rentan di Iklim yang Keras
Meski Danau Besar memiliki pergeseran suhu ekstrim—dari badai “Alberta Clipper” di bawah beku di musim dingin hingga hari musim panas yang diserang matahari di atas 90 °F—pengunjung dan penghuni menikmati 76 °F dan 76 persen kelembaban yang konstan. Stabilitas ini dicapai oleh sistem HVAC yang telah berevolusi untuk memberikan 100 persen keandalan selama bertahun-tahun.

Investasi $30 juta ini tidak hanya memanjakan tamu dengan suasana ekotik tetapi juga sebagai pengingat kuat tentang urgensi melindungi luas hutan hujan dari pengembangan berlebihan.

Aplikasi Roda Panas Krusial untuk Kontrol Suhu dan Kelembaban yang Konstan

Direct Air Systems Inc., berbasis di Cleveland dan Columbus, Ohio, dan Zesco Inc., spesialis kontrol gerak mekanik-listrik berbasis Cleveland, menyediakan layanan HVAC untuk RainForest dan landmark lokal lainnya, termasuk Rock ‘n Roll Hall of Fame.

RainForest menggunakan dua handler udara 100 persen udara luar. Satu, dengan kapasitas 60.000 cfm, terutama mendinginkan lingkungan; yang lain, ber rating 40.000 cfm, mencakup rack pemanas awal dan humidifier. Kedua unit memiliki roda desikant kering berdiameter 10 kaki, berat 1.000 pon, berdampingan yang menghemat 18.000 lbs air setiap hari dengan mentransfer kelembaban dari udara buang ke aliran masuk setiap 2,5 jam.

Roda panas 10 kaki ini berputar 7–18 kali per menit, didorong oleh motor/drive ABB Direct Torque Control—menghilangkan kebutuhan gearbox dan meningkatkan keandalan sistem.

Istilah "desikant" merujuk pada bahan yang terlekat pada permukaan roda panas yang menangkap kelembaban dan bau, yang kemudian dihembuskan melalui bagian atas roda.

Bergantung pada tingkat kelembaban, roda berputar antara tujuh dan 18 putaran per menit. Udara proses segar ditarik dari bawah, difilter melalui roda, dan suhu serta kelembabannya dimoderasi oleh putaran lambat roda dan transfer panas/kelembaban dari dalam. Pemanas, ketika diperlukan, memanaskan udara sebelum masuk ke dalam interior RainForest, yang mengandung lebih dari 60 zona suhu, termasuk kantor, kafetaria, dan toko oleh-oleh.

Unit Penangan Udara Terintegrasi di Fasilitas
Tidak seperti unit atap biasa yang terpapar elemen, handler RainForest terintegrasi ke dalam struktur untuk mempertahankan efisiensi selama musim panas panas dan musim dingin dingin Cleveland.

Efisiensi dan Kesederhanaan Membedakan Sistem
Proses desikant dipilih karena efisiensi 85 persen dan kesederhanaan operasional. Peralatan mekanis sederhana biasanya menghasilkan keandalan yang lebih besar dan pemeliharaan yang lebih mudah. Awalnya, setiap roda menggunakan motor AC 1-hp dengan reduksi gear 5:1 melalui gearbox mekanis.

Seiring waktu, gearbox gagal dengan tingkat yang mengacukan—satu penggantian diperlukan setiap tahun, tanpa pola yang dapat disaring. Akar penyebab adalah kecepatan putaran rendah, yang mencegah pelumasan samar gearbox terlibat dengan benar, mengakibatkan aus prematur.

Jalur ke Solusi
Daripada terus dengan gearbox yang tidak andal, Direct Air Systems beralih ke solusi AC drive/AC motor yang menghilangkan gearbox sepenuhnya. Pendekatan ini—sekarang umum di HVAC—menawarkan teknik yang terbukti, hemat biaya, dan pemeliharaan yang disederhanakan.

Steve Snyder, presiden Direct Air Systems, menjelaskan, "Saat pelumasan gearbox terbukti tidak berkelanjutan, kami mengadopsi pendekatan direct-torque yang hemat biaya, mudah dipelihara, dan mudah dioperasikan. Cleveland Metroparks memilih tawaran kami untuk proyek publik ini."

Retrofit memasang solusi Direct Torque Control (DTC) ABB, dengan drive ACS 800 yang padat yang menempati footprint yang jauh lebih kecil—penting di area yang terbatas ruang. Motor/gearbox asli 1-hp diganti dengan motor induksi ABB 5-hp dan drive tegangan rendah. Susunan direct-drive ini menghilangkan gearbox dan pulse encoder, memungkinkan torsi penuh hingga nol kecepatan.

Drive ABB menghitung torsi dan fluks motor 40.000 kali per detik melalui algoritma internal, menghilangkan kebutuhan umpan balik encoder dan mengurangi pemeliharaan serta downtime.

Sementara setiap sistem roda energi dikontrol oleh unit Johnson Controls terpisah, status motor dan drive dipantau melalui sistem manajemen bangunan Johnson Controls yang komprehensif RainForest. Dalam hal kegagalan kontrol, drive ABB ACS secara otomatis kembali ke RPM yang ditetapkan sebelumnya untuk mempertahankan transfer panas. Motor cadang disimpan di lokasi, dan drive disimpan di kantor terdekat Direct Air Systems.

Sejak instalasi motor/drive ABB lebih dari empat tahun yang lalu, RainForest telah menikmati layanan yang tidak terganggu. Direct Air Systems sekarang secara aktif menggunakan direct-torque control pada proyek lainnya, menyebutkan hemat biaya, kesederhanaan, dan keandalan.

Model untuk Menyelamatkan Hutan Hujan Dunia
Kontribusi pengunjung, bersama dengan upaya dari organisasi dan pemerintah, melindungi luas hutan hujan langka dari pengembangan berlebihan. Area terlindungi ini tidak hanya berfungsi sebagai tempat perlindungan satwa liar tetapi juga meningkatkan planet dengan menyerap CO₂ dan menyediakan sumber obat di masa depan.

Lebih dari satu juta pengunjung setiap tahun menikmati lingkungan 76 °F/76 persen kelembaban, sementara sistem penangan udara menekankan kebutuhan untuk melindungi hutan hujan asli—saat ini menyusut pada 1,5 hektar per detik akibat penebangan liar.

Diangkat di Animal Planet, RainForest adalah salah satu atraksi di Cleveland Metroparks Zoo, yang meluas 168 hektar dan menempati koleksi spesies primata terbesar di Amerika Utara di antara 3.000 hewannya.

Tentang penulis:

ABB, Automation Products, Low-Voltage Drives, adalah produsen motor listrik dan drive terbesar di dunia. Di AS, saluran terintegrasi perwakilan penjualan, distributor, dan integrator sistem berbasis di New Berlin, Wisconsin, menyediakan garis lengkap drive dan motor listrik hemat energi—dari 1/8 hingga 135.000 horsepower—untuk berbagai pelanggan industri dan komersial. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi www.abb.us/drives.com.