Управління клапанами в енергоефективній вентиляції VAV. VAV-система вентиляції VAV-система з пропорційним керуванням клапанами


Variable Air Volume - змінна витрата повітря

Фахівці компанії СІСТЕМАГРУП реалізували не один проект із застосуванням VAV систем вентиляції та кондиціювання як на стадії проектування та монтажу так і модернізації існуючих систем.

Переваги VAV - систем змінної витрати перед системами CAV - постійної витрати повітря:

  • Індивідуальний комфорт кожного приміщення- організація подачі повітря здійснюється за потребою від певного зовнішнього фактораабо їх суми та пріоритету: температури t, вологості, СО2, руху.
  • Економія електроенергії- максимальна енергоефективність дозволяє економити до 70% споживання електроенергії.
  • Збільшується ресурс роботи обладнання
  • Низький рівень шуму роботи системи

Розглянемо три приклади, з реалізованих нами об'єктів, компонування VAV систем від просунутої до простої.

У всіх трьох прикладах використані припливно-витяжні установки з рекуперацією. Режим керування вентиляційною системою здійснюється підтримкою температури t витяжного повітря (підтримка температури у приміщенні). Контролер вентиляційної системисам призначає температуру t припливного повітря(tmin та tmax).

1. Приклад

Завдання, поставлене Замовником - індивідуальна підтримка точного та безперервного контролю вологості та температури t у кожному із шести житлових приміщень: чотири спальні, зал, їдальня.

У цьому проекті потрібно регулювати шість зон, принцип роботи системи реалізований на VAV-регуляторах змінної витрати повітря OPTIMA та контролера оптимізатора.

Витрата повітря у цій системі VAV залежить від тиску у цій системі.

  • VAV-регулятори змінної витрати отримують сигнал керування (0/2-10V) від датчиків вологості та температури t встановлених у приміщеннях - потрібно Vx м3/год.
  • Потік повітря, що рухається, створює перепад тисків, який вимірюється за допомогою трубки Піто
  • Фактичне значення витрати повітря м3/год., отримане за допомогою датчика перепаду тиску, надходить на контролер регулятора змінної витрати
  • Контролер порівнює фактичну витрату повітря м3/год. і необхідне значення, за наявності відхилень посилає коригуючий сигнал на електропривод, який регулює перетин клапана до тих пір, поки необхідна витрата повітря м3/год. не буде досягнуто
  • Контролер оптимізатор отримує сигнал через мережу MP-bus від усіх VAV-регуляторів і коригує роботу вентиляторів.
  • Topvex TR_EL - вертикальна припливно-витяжна установка з роторним рекуператором та електричним нагрівачем
  • AIAS COMBOX MODULE - контролер оптимізатор VAV регуляторів змінної витрати
  • CO2RT Wall mounting 0-2000 ppm - перетворювачі рівня СО2, вологості та температури
  • OPTIMA-R-BLC1 - регулятори змінної витрати
  • Mitsubishi Electric SUZ-KA_ інвертер - компресорно-конденсаторний блок (ККБ)
  • DXRE - фреоновий охолоджувач
  • PAC-IF012B-E – контролер ККБ
  • Carel compactSteam – ізотермічний зволожувач.

2. Приклад

Завдання поставлене Замовником - підтримання точного та безперервного контролю концентрації СО2 та температури t та у двох спортивних залах.

У даному проекті потрібно регулювати дві зони, принцип роботи реалізований за схемою - Витрата повітря в цій системі VAV залежить від статичного тискуПа у цій системі.

  • Електроприводи повітряних клапанів отримують сигнал керування (0/2-10V) від датчиків концентрації СО2 та температури t встановлених у спортивних залах
  • Повітряний клапан, змінюючи перетин, подає необхідну витрату повітря м3/год.
  • Потік повітря, що рухається, створює перепад тиску Па, який вимірюється диференціальними датчиками перепаду тиску
  • Диференціальні датчики тиску посилають сигнал на контролер припливно-витяжної установки, який у свою чергу коригує роботу вентиляторів залежно від потреби витрати повітря м3/год.

Устаткування встановлене на об'єкті:

  • Topvex FR_HWL - горизонтальна припливно-витяжна установка з роторним рекуператором та водяним нагрівачем
  • VAV Duct pressure control – диференціальні датчики перепаду тиску
  • Belimo LF 24-SR - електроприводи 0-10V керовані перетворювачами рівня СО2
  • DXRE - фреоновий охолоджувач
  • PAC-IF013B-E – контролер ККБ.

3. Приклад

Завдання поставлене Замовником - підтримання точного та безперервного контролю температури t в офісному приміщенні.

У цьому проекті потрібно забезпечити температуру єдиного офісного приміщення (кол-центр). Принцип роботи системи реалізований за схемою керованої контролером вентиляційної системи Corrigo. Налаштування контролера Corrigo дозволяють змінювати витрату повітря м3/год. залежно від відхилення температури t у приміщенні.

Устаткування встановлене на об'єкті:

  • Topvex FС_EL - підвісна припливно-витяжна установка з рекуператором та електричним нагрівачем
  • DXRE - фреоновий охолоджувач
  • Mitsubishi Electric Інвертор PUHZ-ZRP_YKA - компресорно-конденсаторний блок (ККБ)
  • PAC-IF013B-E – контролер ККБ

Товар поставляється за передоплатою

VAV-регулятори Optima забезпечують надходження необхідної кількості повітря кожне приміщення, тобто. регулюють витрату повітря за потребою. Такий регулятор є пристроєм, що поєднує в собі VAV-контролер, динамічний перетворювач перепаду тиску, електропривод і безпосередньо сам клапан.
Регулятори змінної витрати повітря (VAV) застосовуються для притоку та витяжки у системах вентиляції з низьким тиском. Пристрої ідеально підходять для однозонального керування припливом та витяжкою в режимі ведучого та веденого пристроїв. Вентиляційна система VAV є найбільш оптимальним рішенням для офісних та торгових будівель, готелів, лікарень та інших будівель громадського призначення. У системах кондиціювання, де необхідна особливо точна підтримка перепаду тиску повітря (операційні, цехи, лабораторії тощо), також оптимальним буде використання VAV-систем.

Основні технічні характеристики:

  • Клас герметичність заслінки - 4 (відповідно EN 175)
  • Клас герметичності корпусу - З (відповідно EN 1751)
  • Гігієнічні ILH сертифікати VDI 3803 та VDI 6022 для застосування в лікарнях та для стандартних систем мікроклімату

Високий рівень точності:

  • 10-20% максимальної межі роботи терміналу Vmax дає систематичну похибку ±25%
  • 20-40% від максимальної межі роботи терміналу Vmax дає систематичну похибку ±10%
  • 40-100% від максимальної межі роботи терміналу Vmax дає систематичну похибку ±4%.
  • Швидкість повітря від 2 до 13 м/с
  • Витрата повітря від 36 до 14 589 м3/ч
  • Працює при різниці тиску до 1000 Pa (макс. 1500 Pa)
  • OPTIMA-R-I має шумо- та теплоізоляційний шар (50мм)

Корпус регулятора виготовлений із листа оцинкованої сталі. Спеціальна конструкція багатопозиційного датчика перепаду тиску дозволяє отримувати точні дані навіть у складних системах.
Вхідний/вихідний отвір: від ø 80 до ø 630 мм
Регулятори змінної витрати повітря Optima стандартно (BLC1) оснащені компактним контролером Belimo з можливістю комунікації за допомогою MP-Bus (LMV-D3 або NMV-D3), призначеним для роботи в індивідуальному режимі або ведучого та ведомого пристроїв. Також у комплекті зі спеціальними компактними контролерами регулятори Optima можна інтегрувати в мережу ModBus та LONWork, а за допомогою шлюзу можна працювати за протоколом BACnet. Налаштування параметрів повітряного потоку здійснюється за допомогою спеціального програматора Belimo ZTH-GEN. Компактні контролери калібруються стандартно або індивідуальним параметрам Vmin та Vmax (вказуються в замовленні) на заводі перед відправкою.

*BLC1 = компактний контролер Belimo LMV-D3 з MP-Bus комунікацією
BLC4 = компактний контролер Belimo LMV-D3 без комунікації
BLC1-MOD = компактний контролер Belimo LMV-D3 з MODBUS комунікацією
* - стандартне постачання

Принцип роботи VAV вентиляціїзаснований на підтримці постійного тиску повітря в центральному повітроводі. Усі споживачі свіжого повітря (зазвичай їх називають зони), підключаються до центрального повітропроводу через клапан з електроприводом. Керуючи електроприводом, ми можемо відкривати або закривати клапан, а значить відкривати, закривати або регулювати обсяг свіжого повітря, що надходить у зону. Зоною може бути одна кімната, кілька кімнат, поверх, кілька поверхів тощо.

При відкритті подачі свіжого повітря в кімнату, тиск у центральному повітроводі подає, вентиляційна установка це «відчує» і починає збільшувати оберти вентилятора (а значить, збільшуючи об'єм свіжого повітря) до досягнення встановленого тиску. І навпаки, при закритті зони тиск у центральному повітроводі зростає і вентиляційна установка знижує обсяг свіжого повітря, що подається. При відкритті/закритті/регулюванні зони, в інших зонах змін в об'ємі повітря, що подається, не відбувається.

Навіщо це все потрібно? Для економії експлуатаційних ресурсів, витрат на нагрів свіжого повітря, підвищення терміну експлуатації вентиляційного обладнання.

У цьому розділі ми розглянемо, як керувати клапанами VAV.

Найпростіший спосіб управління – дискретний(Зони або відкрита, або закрита). Досягається це установкою на клапан електроприводу з напругою 220 Вольт та з дискретним керуванням. Управління здійснюється шляхом подачі/зняття з контакту керуючого електропривода напруги. Як правило, увімкнення/вимкнення зони здійснюється з клавіші звичайного вимикача. Перевагою цього виду управління є дешевизна. Недоліком є ​​незручність експлуатації – необхідно вручну вмикати/вимикати подачу повітря і весь час про це пам'ятати (чи вимкнув я повітря, праска, світло, чайник і т.п.)

Другий спосіб управління – плавний, від димера. Досягається це встановленням на клапан електроприводу з напругою 24 Вольта та з плавним керуванням. Управління здійснюється шляхом обертання клавіші диммера у той чи інший бік. Перевагою цього виду управління є також дешевизна. Недоліком є ​​незручність експлуатації – необхідно вручну включати/вимикати/регулювати подачу повітря і весь час про це пам'ятати. Крім того, димери не завжди підходять по дизайну до світлових вимикачів, хоча часто встановлюються поруч.

Третій спосіб управління – з пульта вентиляційної установки . Досягається це встановленням на клапан електроприводу з напругою 24 Вольта та з плавним керуванням. Управління здійснюється шляхом регулювання об'єму свіжого повітря, що подається з пульта вентиляційної установки або автоматично за заданим Користувачем сценарієм (таймером). Перевагою даного виду управління є можливість більш гнучкого керування потоками свіжого повітря та зручність експлуатації. До недоліку можна віднести вартість інсталяції цього виду керування VAV клапанами, але, як кажуть, «краса вимагає жертв».


Щоб постійно не займатися управлінням клапанами налаштовують роботу VAV клапанів залежно від концентрації рівня вуглекислого газу (CO2).

Але на сьогоднішній день нормально працюючі датчики CO2 досить дороге задоволення, тому для внесення зручності користуванням вентиляцією VAV використовують сценарії.

Сценарій – заздалегідь запрограмований алгоритм роботи VAV вентиляції. На картинці активовано сценарій «День 2». Назви сценаріїв умовні та допомагають запам'ятати для чого призначений цей сценарій.

Наприклад, сценарій "Гості" можна налаштувати на максимальну подачу свіжого повітря у вітальню, а сценарій "Ніч" на подачу свіжого повітря тільки в спальні. Кожен сценарій можна відредагувати та налаштувати під свої вимоги.

Пульт TRD є універсальним пристроєм і може керувати клапанами VAV практично з будь-якої вентустановки, що підтримує функцію VAV. Краще зрозуміти принцип роботи VAV-системи та її керування допоможуть невеликі відеоролики, розміщені на youtube:

Приблизну вартість пристрою VAV вентиляції можна дізнатися, зателефонувавши за нашими телефонами, остаточну вартість - тільки після виклику інженера на огляд та уточнення всіх нюансів, тонкощів та Ваших побажань.

Уявіть, що ви хочете встановити у квартирі систему вентиляції. Розрахунки показують, що для нагрівання припливного повітря в холодну пору року знадобиться калорифер потужністю 4,5 кВт (він дозволить нагрівати повітря від -26°С до +18°С при продуктивності вентиляції, що дорівнює 300 м³/год). Подача електроенергії в квартиру здійснюється через автомат на 32А, тому неважко підрахувати, що потужність калорифера становить близько 65% загальної потужності, виділеної для квартири. Це означає, що така система вентиляції не тільки суттєво збільшить суми рахунків за електроенергію, а й перевантажить електромережу. Очевидно, що встановлювати калорифер такої потужності неможливо і його потужність доведеться зменшити. Але як це зробити без зниження рівня комфорту мешканців квартири?

Як знизити споживання електроенергії?


Вентуювання з рекуператором.
Для її роботи потрібна мережа
припливних та витяжних повітроводів.

Перше, що зазвичай спадає на думку в таких випадках - це використання вентиляційної системи з рекуператором. Однак такі системи добре підходять для великих котеджів, у квартирах для них просто не вистачає місця: крім припливної повітропровідної мережі, до рекуператора потрібно підводити витяжну мережу, вдвічі збільшуючи загальну протяжність повітроводів. Інший недолік рекупераційних систем полягає в тому, що для організації повітряного підпору «брудних» приміщень помітна частина витяжного потоку повинна прямувати у витяжні канали санвузла та кухні. А розбалансування припливного та витяжного потоків призводить до істотного зниження ефективності рекуперації (відмовитися від повітряного підпору «брудних» приміщень не можна, тому що в цьому випадку неприємні запахи почнуть гуляти квартирою). Крім того, вартість рекупераційної системи вентиляції може легко перевищити дворазову вартість звичайної системи припливу. Чи існує інше, недороге рішення нашої проблеми? Так, це припливна система VAV.

Система зі змінною витратою повітря або VAV(Variable Air Volume) система дозволяє регулювати подачу повітря у кожному приміщенні незалежно один від одного. З такою системою ви можете відключати вентиляцію в будь-якій кімнаті так само, як звикли вимикати світло. Справді, адже ми не залишаємо горіти світло там, де немає нікого — це було б нерозумною тратою електроенергії та грошей. Навіщо дозволяти марно витрачати енергію системі вентиляції з потужним калорифером? Проте традиційні системи вентиляції саме так і працюють: подають нагріте повітря до всіх приміщень, де могли б знаходитися люди, незалежно від того, чи є вони там насправді. Якби ми керували світлом так само, як традиційною вентиляцією— він би горів одразу у всій квартирі, навіть уночі! Незважаючи на очевидну перевагу VAV систем, в Росії, на відміну від західної Європи, вони поки що не набули широкого поширення, частково тому, що для їх створення потрібна складна автоматика, яка суттєво збільшує вартість усієї системи. Однак стрімке здешевлення електронних компонентів, яке відбувається в Останнім часом, дозволило розробити недорогі готові рішення для побудови систем VAV. Але перш ніж переходити до опису прикладів систем зі змінною витратою повітря, розберемося, як вони працюють.



На ілюстрації показано VAV-систему з максимальною продуктивністю 300 м³/год, що обслуговує дві зони: вітальню та спальню. На першому малюнку подача повітря проводиться в обидві зони: 200 м³/год у вітальню та 100 м³/год у спальню. Припустимо, що взимку потужності калориферу буде недостатньо для нагріву такого потоку повітря. комфортної температури. Якби ми використовували звичайну систему вентиляції, то нам довелося знизити загальну продуктивність, але тоді в обох приміщеннях стало б душно. Однак у нас встановлена ​​VAV-система, тому вдень ми можемо подавати повітря лише у вітальню, а вночі – лише у спальню (як на другому малюнку). Для цього клапани, що регулюють обсяг повітря, що подається в приміщення, обладнуються електроприводами, які дозволяють за допомогою звичайних вимикачів відкривати і закривати заслінки клапанів. Таким чином, натиснувши на вимикач, перед сном користувач відключає вентиляцію у вітальні, де вночі нікого немає. У цей момент диференціальний датчик тиску, що вимірює тиск повітря на виході припливної установки, фіксує збільшення вимірюваного параметра (при закриванні клапана опір повітропровідної мережі зростає, що призводить до збільшення тиску повітря в повітропроводі). Ця інформація передається в припливну установку, яка автоматично знижує продуктивність вентилятора рівно на стільки, щоб тиск у точці вимірювання залишався незмінним. Якщо ж тиск у повітроводі залишається постійним, то й витрата повітря через клапан у спальні не зміниться, і як і раніше, становитиме 100 м³/год. Загальна продуктивність системи знизиться і також дорівнюватиме 100 м³/год, тобто вночі енергія, що споживається системою вентиляції зменшиться в 3 разибез шкоди для комфорту людей! Якщо включати подачу повітря поперемінно: вдень у вітальню, а вночі до спальні, то максимальну потужність калорифера можна буде скоротити на третину, а середню енергію, що споживається, — вдвічі. Найцікавіше полягає в тому, що вартість такої системи VAV перевищує вартість звичайної системи вентиляції всього на 10-15%, тобто ця переплата буде швидко компенсована за рахунок зниження суми рахунків за електроенергію.

Найкраще зрозуміти принцип роботи VAV-системи допоможе невелика відеопрезентація:


Тепер, розібравшись із принципом роботи VAV-системи, подивимося, як можна зібрати таку систему на основі наявного на ринку обладнання. За основу ми візьмемо російські VAV-сумісні припливні установки Breezart, які дозволяють створювати VAV-системи, що обслуговують від 2 до 20 зон з централізованим керуванням з пульта, таймером або датчиком СО 2 .

VAV-система з 2-х позиційним керуванням

Ця VAV-система зібрана на базі припливної установки Breezart 550 Lux продуктивністю 550 м³/год, якої достатньо для обслуговування квартири або невеликого котеджу (з огляду на те, що система зі змінною витратою повітря може мати меншу продуктивність у порівнянні з традиційною системою вентиляції). Цю модель, як і решту вентустановок Breezart, можна використовувати для створення VAV-системи. Додатково нам знадобиться набір VAV-DP, До якого входить датчик JL201DPR, що вимірює тиск у каналі повітроводу біля точки розгалуження.


VAV-система на дві зони з 2-х позиційним керуванням


Вентиляційна система розділена на 2 зони, причому зони можуть складатися з одного приміщення (зона 1), так і з декількох (зона 2). Це дозволяє використовувати подібні 2-х зонні системи не тільки у квартирах, але також у котеджах чи офісах. Управління клапанами кожної зони здійснюється незалежно один від одного за допомогою звичайних вимикачів. Найчастіше така конфігурація використовується для перемикання нічного (подача повітря тільки в зону 1) і денного (подача повітря тільки в зону 2) режимів з можливістю подачі повітря до всіх приміщень, якщо, приміром, до вас прийшли гості.

У порівнянні з звичайною системою (без VAV управління) збільшення вартості базового обладнання становить близько 15% , а якщо враховувати сумарну вартість всіх елементів системи разом із монтажними роботами, то збільшення вартості буде майже непомітним. Але навіть така проста VAV-система дозволяє заощаджувати близько 50% електроенергії!

У наведеному прикладі ми використовували тільки дві керовані зони, але їх може бути будь-яка кількість: припливна установка просто підтримує заданий тиск у повітропроводі незалежно від конфігурації повітропровідної мережі та кількості керованих VAV-клапанів. Це дозволяє за нестачі коштів спочатку встановити найпростішу VAV-систему на дві зони, збільшивши надалі їх кількість.

До цього часу ми розглядали системи з 2-х позиційним регулюванням, у яких VAV-клапан або відкритий на 100%, або повністю закритий. Однак на практиці частіше використовують зручніші системи з пропорційним управлінням, що дозволяють плавно регулювати об'єм повітря, що подається. Приклад такої системи ми зараз розглянемо.

VAV-система з пропорційним керуванням


VAV-система на три зони з пропорційним керуванням


У цій системі використовується більш продуктивна ПУ Breezart 1000 Lux на 1000 м³/год, яка застосовується в офісах та котеджах. Система складається з 3-х зон із пропорційним управлінням. Для керування приводами клапанів з пропорційним керуванням використовуються модулі CB-02. Замість вимикачів тут використовуються регулятори JLC-100 (зовні схожі на димери). Така система дозволяє користувачеві плавно регулювати подачу повітря у кожній зоні в діапазоні від 0 до 100%.

Склад базового обладнання VAV-системи (приточної установки та автоматики)

Зауважимо, що в одній VAV-системі можуть одночасно використовувати зони з 2-х позиційним та пропорційним керуванням. Крім цього, керування може здійснюватися від датчиків руху - це дозволить подавати повітря в приміщення лише тоді, коли в ньому хтось є.

Недоліком всіх розглянутих варіантів VAV-систем і те, що користувачеві доводиться вручну регулювати подачу повітря кожної зони. Якщо таких зон багато, краще створити систему з централізованим управлінням.

VAV-система із централізованим управлінням

Централізоване керування VAV-системою дозволяє включати заздалегідь запрограмовані сценарії, змінюючи подачу повітря одночасно у всіх зонах. Наприклад:

  • Нічний режим. Повітря подається лише у спальні. В інших приміщеннях клапани відкриті на мінімальному рівні, щоб не допустити застою повітря.
  • Денний режим. У всі приміщення крім спалень повітря подається в повному обсязі. У спальних кімнатах клапани закриті чи відкриті на мінімальному рівні.
  • Гості. Витрата повітря у вітальні збільшено.
  • Циклічне провітрювання(Використовується при тривалій відсутності людей). У кожне приміщення по черзі подається невелика кількість повітря — це дозволяє уникнути неприємних запахів і задухи, які можуть створити дискомфорт при поверненні людей.


VAV-система на три зони із централізованим управлінням


Для централізованого керування приводами клапанів використовують модулі JL201, які об'єднуються в єдину системукерована по шині ModBus. Програмування сценаріїв та керування всіма модулями проводиться зі штатного пульта вентустановки. До JL201 можна підключити датчик концентрації вуглекислого газу або регулятор JLC-100 для локального (ручного) управління приводами.

Склад базового обладнання VAV-системи (приточної установки та автоматики)

У відеоролику розповідається про керування VAV-системою з централізованим керуванням на 7 зон з пульта припливної установки Breezart 550 Lux:


Висновок

На цих трьох прикладах ми показали загальні принципипобудови та коротко описали можливості сучасних VAV-систем, більш детальну інформаціюпро ці системи можна знайти на сайті Breezart.