صنعت HVAC برای راه حل های پایدار به چاپ سه بعدی روی می آورد « Fabbaloo

چارلز آر. گولدینگ و پریتی سولیهاوی در مورد کنفرانس اخیر آب و هوای COP28 و اینکه چگونه صنعت HVAC می تواند با چاپ سه بعدی به اهداف بهره وری انرژی کمک کند، بحث می کنند.

کنفرانس آب و هوای COP28 اخیراً در دبی به اجماع چند ملیتی در مورد برخی از اهداف اصلی سیاست منجر شد. اولین قرارداد شامل شرکت های بزرگ نفتی با تعهد کاهش متان از میادین نفتی و تولید و توزیع گاز طبیعی بود. قرارداد دوم قرار است توسط 120 کشور امضا شود و تولید انرژی های تجدیدپذیر را تا سال 2030 به حداقل 11000 گیگاوات برساند. سومین تعهد دو برابر کردن افزایش سالانه بهبود بهره وری انرژی از 2 درصد در سال به 4 درصد در سال است. بهره وری انرژی گاهی اوقات به عنوان “سوخت اول” نامیده می شود زیرا منجر به کاهش واقعی انرژی و انتشار می شود.

شرکت کنندگان COP28 تشخیص می دهند که بزرگترین جزء مصرف انرژی ساختمان تهویه مطبوع است. کاهش بزرگ بهره وری انرژی HVAC مورد انتظار در COP28 به وضوح یک هدف قابل دسترس است. برای دستیابی به این هدف صنعت HVAC به سطح پیشرفته‌ای از طراحی محصول مولد جدید نیاز دارد که در آن چاپ سه بعدی می‌تواند سهم عمده‌ای داشته باشد. برخی از تولیدکنندگان عمده تجهیزات نصب شده تهویه مطبوع ایالات متحده در تلاشند تا محصولات تهویه مطبوع را تولید کنند که نسبت به محصولات امروزی از نظر انرژی کارآمدتر باشند.

Trane

Trane با آزمایشگاه ملی Oak Ridge (ORNL) در تنسی برای استفاده از فناوری چاپ سه بعدی برای اجزای HVAC کارآمدتر همکاری کرده است. ORNL پیشرو در چاپ سه بعدی است و معتقد است این فناوری می تواند با ایجاد هندسه های پیچیده تر، انقلابی در تولید مبدل های حرارتی، اجزای جریان هوا و سایر قطعات ایجاد کند. Trane و ORNL قبلاً از طریق بهینه سازی چاپ سه بعدی، انتشارات ناشی از طراحی مبدل حرارتی را تا بیش از 20 درصد کاهش داده اند.

حامل

Carrier از زمان انتشار United Technologies به یک تامین کننده جهانی HVAC خالص تبدیل شده است. پیشرفت‌های مهم اخیر در سال 2023 شامل خرید Veissmann، تولیدکننده پیشرو پمپ حرارتی اروپایی، در آوریل 2023 به مبلغ بیش از 13 میلیارد دلار و فروش بخش تجاری بزرگ مرتبط با ایمنی دسترسی جهانی در دسامبر 2023 به هانی‌ول به مبلغ 4.95 میلیارد دلار است. فروش دسترسی جهانی قیمتی بالاتر از آنچه پیش بینی می شد دریافت کرد و تمرکز شرکت کریر را بر تهویه مطبوع تقویت کرد.

شرکت جانسون کنترلز

شرکت جانسون کنترلز (JCI) دارای یک تجارت جهانی انرژی با تخصص در کنترل ساختمان است. هنگامی که یک ساختمان تجهیزات کم مصرف را نصب کرد، گام بعدی کنترل هایی است که کارایی را در کل مصرف انرژی بهینه می کند.

JCI از تلاش‌های دانشگاه پردو برای استفاده از چاپ سه بعدی برای کاهش انتشار حمایت می‌کند. محققان در Purdue یک کنترل‌کننده جریان ونتوری چاپ سه‌بعدی خلاقانه توسعه داده‌اند که می‌تواند به سرعت برای سیستم‌های HVAC در ساختمان‌های تجاری به‌صورت سفارشی طراحی و چاپ شود. با بهینه سازی این کنترل کننده ها برای کاربردهای خاص، می توان به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی دست یافت. JCI در حال ارائه تخصص و بودجه به پوردو برای توسعه بیشتر این فناوری است.

JCI همچنین از چاپ سه بعدی برای ایجاد کانال های HVAC سفارشی درست در سایت های ساخت و ساز استفاده می کند. با استفاده از چاپگرهای سه بعدی متحرک، نصاب‌ها می‌توانند به‌جای تکیه بر پیکربندی‌های مجرای عمومی، کانال‌های بهینه‌سازی شده متناسب با چیدمان آن ساختمان را چاپ کنند. این مجرای سفارشی کارایی HVAC را بیشتر بهبود می بخشد.

JCI از طریق همکاری با دانشگاه ها و اجرای تکنیک های تولید پیشرفته مانند چاپ سه بعدی، در تلاش است تا به اهداف بلندپروازانه بهره وری انرژی که در COP28 تعیین شده است، دست یابد. تخصص آنها در کنترل ساختمان همراه با نوآوری در طراحی اجزا به پیشبرد صنعت HVAC کمک می کند.

علاوه بر این، JCI با Elevate Systems برای طراحی و توسعه یک کیت مقاوم سازی میدانی برای دریچه تخلیه گریس برای جذب گریسی که از سیستم های HVAC فرار می کند، همکاری کرده است. هدف این بود که مدل‌های سه‌بعدی نمونه‌های اولیه را طراحی کنیم، آن‌ها را در داخل چاپ کنیم و پس از تایید، وارد واحدهای تولیدی شویم. این کیت اکنون یک دارایی تولیدی برای مقاوم سازی میدانی برای سیستم های JCI است.

دانفوس

Danfoss، یک تامین کننده جهانی تجهیزات HVAC، حضور خود را در COP28 با تأیید حمایت از تعهدات انرژی خنک کننده HVAC اعلام کرد. Danfoss یک تامین کننده اصلی VFD یا درایوهای فرکانس متغیر است که سرعت فن را برای چیلرها، واحدهای پشت بام و سایر موتورها بهینه می کند و مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. Danfoss همچنین فناوری VRF یا Variable Refrigerant Flow را ارائه می دهد که برای کاهش مصرف انرژی ساختمان های مسکونی عالی است. Danfoss از پرینت سه بعدی برای محفظه ها، براکت ها و گیره های سفارشی شده در خطوط تولید خود استفاده می کند.

63 کشور همچنین تعهد سرمایشی را امضا کردند که انتشار گازهای گلخانه ای مرتبط را تا سال 2050 به میزان 68 درصد کاهش می دهد که از طریق بهره وری انرژی، مبردهای پاک و برق تجدیدپذیر قابل دستیابی است.

به طور کلی، این تعهدات نشان‌دهنده حرکت مثبت است، اما همچنان با کاهش‌هایی که برای رسیدن به انتشار خالص صفر و محدود کردن گرمایش به ۱.۵ درجه سانتی‌گراد لازم است، فاصله زیادی دارد. بنابراین COP28 سوزن را در جهت درست حرکت می دهد، اما گام های بزرگتر ضروری است.

اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه

اکنون اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه دائمی (R&D) برای شرکت هایی در دسترس است که محصولات، فرآیندها و/یا نرم افزارهای جدید یا بهبود یافته را توسعه می دهند.

چاپ سه بعدی می تواند به افزایش اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه شرکت کمک کند. دستمزد کارکنان فنی ایجاد، آزمایش و بازنگری نمونه های اولیه چاپ شده سه بعدی را می توان به عنوان درصدی از زمان واجد شرایط صرف شده برای اعتبار مالیاتی تحقیق و توسعه در نظر گرفت. به طور مشابه، زمانی که به عنوان روشی برای بهبود فرآیند استفاده می شود، زمان صرف شده برای ادغام سخت افزار و نرم افزار پرینت سه بعدی به عنوان یک فعالیت واجد شرایط به حساب می آید. در نهایت، زمانی که برای مدل‌سازی و پیش تولید استفاده می‌شود، هزینه‌های رشته‌های مصرف‌شده در طول فرآیند توسعه نیز ممکن است بازیابی شود.

چه برای ایجاد و آزمایش نمونه های اولیه استفاده شود و چه برای تولید نهایی، پرینت سه بعدی یک شاخص عالی است که فعالیت های واجد شرایط R&D Credit انجام می شود. شرکت‌هایی که این فناوری را در هر نقطه‌ای اجرا می‌کنند باید استفاده از اعتبارات مالیاتی تحقیق و توسعه را در نظر بگیرند.

نتیجه

COP28 امسال از رکورد حضور 84000 شرکت کننده جهانی برخوردار بود. صنعت HVAC در مرکز قرار داشت و فرصت‌های فوق‌العاده‌ای برای استفاده از فناوری چاپ سه بعدی برای دستیابی به اهداف بلندپروازانه خود در بهره‌وری انرژی با ایجاد طرح‌های جدید تجهیزات کم‌مصرف انرژی دارد.