Системы вентиляции с переменным расходом воздуха. Регулирование расхода воздуха

Основные назначения данной системы: снижение эксплуатационных расходов и компенсация загрязнения фильтров.

По дифференциальному датчику давления , который установлен на плате контроллера, автоматика распознает давление в канале и автоматически выравнивает его путем увеличения или уменьшения оборотов вентилятора. Приточный и вытяжной вентиляторы при этом работают синхронно.

Компенсация загрязнения фильтров

При эксплуатации системы вентиляции фильтры неизбежно загрязняются, увеличивается сопротивление вентиляционной сети и уменьшается объем подаваемого в помещения воздуха. VAV-система позволит поддерживать постоянный расход воздуха на протяжении всего срока эксплуатации фильтров.

VAV-система наиболее актуальна в системах с высоким уровнем очистки воздуха, где загрязнение фильтров приводит к ощутимому снижению объема подаваемого воздуха.

Снижение эксплуатационных расходов

VAV-система позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы, особенно это заметно на приточных системах вентиляции , у которых высокое энергопотребление. Добиваются экономии путем полного или частичного отключения вентиляции отдельных помещений.

Пример : можно отключать гостиную ночью .

При расчете системы вентиляции руководствуются различными нормами расхода воздуха на человека.

Обычно в квартире или доме все помещения вентилируются одновременно, расход воздуха на каждое из помещений рассчитывается исходя из площади и назначения.
А что делать, если в данный момент в помещении никого нет?
Можно установить клапана и закрывать их, но тогда весь объем воздуха распределится по оставшимся помещениям, но это приведёт к увеличению шума, и бесполезному расходованию воздуха, на прогрев которого были потрачены заветные киловатты.
Можно уменьшить мощность вентиляционной установки, но это так же уменьшит объем подаваемого воздуха во все помещения, и там где присутствуют пользователи воздуха будет «не хватать».
Лучшее решение, это подавать воздух только в те помещения, где есть пользователи. А мощность вентиляционной установки должна регулироваться сама, под требуемый расход воздуха.
Именно это и позволяет осуществить VAV-система вентиляции.

VAV-системы окупаются довольно быстро, особенно на приточных установках, но главное, позволяют существенно снизить эксплуатационные расходы.

Пример : Квартира 100м2 с VAV-системой и без .

Регулируют объем подаваемого в помещение воздуха электрическими клапанами.

Важным условием постройки VAV-системы является организация минимального подаваемого объема воздуха. Причина такого условия кроется в отсутствии возможности управлять расходом воздуха ниже определённого минимального уровня.

Решается это тремя способами:

в отдельно взятом помещении организуется вентиляция без возможности регулирования и с объемом воздухообмена равным или большим, чем требуемый минимальный расход воздуха в VAV-системе.
во все помещения при выключенных или закрытых клапанах подается минимальное количество воздуха. Суммарно это количество должно быть равным или большим, чем требуемый минимальный расход воздуха в VAV-системе.
Совместно первый и второй вариант.

Управление от бытового выключателя:

Для этого потребуется бытовой выключатель и клапан с возвратной пружиной. Включение будет приводить к полному открытию клапана, и вентиляция помещения будет производиться в полном объеме. При выключении возвратная пружина закрывает клапан.

Выключатель/включатель заслонки.

Оборудование : На каждое обслуживаемое помещение потребуется один клапан и один выключатель .
Эксплуатация : При необходимости пользователь включает и выключает вентиляцию помещения бытовым выключателем .
Плюсы : Самый простой и бюджетный вариант VAV-системы. Бытовые выключатели всегда подходят по дизайну .
Минусы : Участие пользователя в регулировании. Низкая эффективность из-за on-off регулирования .
Совет : Выключатель рекомендуется устанавливать при входе в обслуживаемое помещение, на отметке +900мм, рядом или в блоке выключателей света .

Минимальный требуемый объем воздуха всегда подается в помещение №1, отключить его невозможно, помещение №2 можно включать и отключать.

Минимальный требуемый объем воздуха распределяется на все помещения, так как клапана закрыты не полностью, и через них проходит минимальное количество воздуха. Все помещение можно включать и отключать.

Управление от кругового регулятора:

Для этого потребуется круговой регулятор и пропорциональный клапан. Данный клапан может открываться, регулируя объем подаваемого воздуха в пределах от 0 до 100%, необходимая степень открытия задается регулятором.

Круговой регулятор 0-10В

Оборудование : на каждое обслуживаемое помещение потребуется один клапан с управлением 0…10В и один регулятор 0…10В .
Эксплуатация : При необходимости пользователь выбирает необходимый уровень вентиляции помещения на регуляторе .
Плюсы : Более точное регулирование количество подаваемого воздуха .
Минусы : Участие пользователя в регулировании. Внешний вид регуляторов не всегда подходит по дизайну .
Совет : Регулятор рекомендуется устанавливать при входе в обслуживаемое помещение, на отметке +1500мм, над блоком выключателей света .

Минимальный требуемый объем воздуха всегда подается в помещение №1, отключить его невозможно, помещение №2 можно включать и отключать. В помещении №2 можно плавно регулировать объем подаваемого воздуха.

Малое открытие (клапан открыт на 25%) Среднее открытие (клапан открыт на 65%)

Управление по датчику присутствия:

Для этого потребуется датчик присутствия и клапан с возвратной пружиной . При регистрации в помещении пользователя датчик присутствия открывает клапан и вентиляция помещения производиться в полном объеме. При отсутствии пользователей возвратная пружина закрывает клапан.

Датчик движения

Оборудование : на каждое обслуживаемое помещение потребуется один клапан и один датчик присутствия .
Эксплуатация : Пользователь входит в помещение - начинается вентиляция помещения .
Плюсы : Пользователь не участвует в регулировании зон вентиляции. Невозможно забыть включить или выключить вентиляцию помещения. Множество вариантов датчика присутствия .
Минусы : Низкая эффективность из-за on-off регулирования. Внешний вид датчиков присутствия не всегда подходит по дизайну .
Совет : Применяйте качественные датчики присутствия c встроенным реле времени, для корректной работы VAV- системы .

Минимальный требуемый объем воздуха всегда подается в помещение №1, отключить его невозможно. При регистрации пользователя начинается вентиляция помещения №2

Минимальный требуемый объем воздуха распределяется на все помещения, так как клапана закрыты не полностью, и через них проходит минимальное количество воздуха. При регистрации пользователя в любом из помещений начинается вентиляция данного помещения.

Управление по датчику CO2:

Для этого потребуется датчик CO2 с сигналом 0…10В и пропорциональный клапан с управлением 0…10В.
При регистрации превышения в помещении уровня CO2 датчик начинает открывать клапан в соответствии с регистрируемым уровнем CO2 .
При понижении уровня CO2 датчик начинает закрывать клапан, при этом клапан может закрыться, как полностью, так и до положения, при котором будет поддерживаться необходимый минимальный расход.

Настенный или канальный датчик СО2

Пример : на каждое обслуживаемое помещение потребуется один пропорциональный клапан с управлением 0…10В и один датчик CO2 с сигналом 0…10В.
Эксплуатация : Пользователь входит в помещение, и если уровень CO2 будет превышен - начинается вентиляция помещения .
Плюсы : Самый энергоэффективный вариант. Пользователь не участвует в регулировании зон вентиляции. Невозможно забыть включить или выключить вентиляцию помещения. Система начинает вентиляцию помещения только когда это действительно нужно. Система максимально точно регулирует подаваемый в помещение объем воздуха .
Минусы : Внешний вид датчиков CO2 не всегда подходит по дизайну .
Совет : Применять качественные датчики CO2, для корректной работы. Канальный датчик CO2 возможно применять в приточно-вытяжных системах вентиляции, если в обслуживаемом помещении присутствуют и приток и вытяжка .

Основная причина, по которой требуется вентиляция помещения, это превышение уровня CО2.

В процессе жизнедеятельности человек выдыхает значительное количество воздуха с высоким уровнем CO2 и находясь в непроветриваемом помещении уровень CO2 в воздухе неизбежно растет, это и является определяющим, когда говорят что стало «мало воздуха».
Лучше всего воздух подавать в помещение именно при превышении уровня CO2 выше значения 600-800 ppm.
Ориентируясь на данный параметр качества воздуха можно создать самую энергоэффективную систему вентиляции .

Минимальный требуемый объем воздуха распределяется на все помещения, так как клапана закрыты не полностью, и через них проходит минимальное количество воздуха. При регистрации повышения содержания CO2 в любом из помещений начинается вентиляция данного помещения. Степень открытия и объем подаваемого воздуха зависит от уровня превышения содержания CO2.

Управление системой «Умный дом»:

Для этого потребуется система «Умный дом» и любой вид клапанов. К системе «Умный дом» могут быть подключены любые типы датчиков.
Управление воздухораспределением может быть как через датчики с помощью программы управления, так и пользователем с центрального пульта управления или приложения с телефона.

Панель умного дома

Пример : Система работает по датчику СO2, периодически проветривает помещения, даже в отсутствии пользователей. Пользователь может принудительно включить вентиляцию в любом помещении, а так же задать количество подаваемого воздуха .
Эксплуатация : Поддерживаются любые варианты управления .
Плюсы : Самый энергоэффективный вариант. Возможность точного программирования недельного таймера .
Минусы : Цена .
Совет : Монтировать и настраивать квалифицированными специалистами .

Системы с переменным расходом воздуха (VAV - Variable Air Volume) - это энергоэффективная система вентиляции, позволяющая экономить энергию без снижения уровня комфорта. Система дает возможность независимого, для каждого отдельного помещения, регулирования параметров вентиляции, а также позволяет экономить капитальные и эксплуатационные затраты.

Современная база оборудования и автоматики позволяет создавать такие системы по ценам, почти не превышающих цены обычных систем вентиляции, при этом позволяя эффективно расходовать ресурсы. Все это и есть причины возрастающей популярности VAV-система.

Рассмотрим, что такое VAV-система, как она работает, какие преимущества дает, на примере вентиляционной системы коттеджа, площадью 250 кв.м. ().

Преимущества систем с переменным расходом воздуха

Системы с переменным расходом воздуха (VAV – Variable Air Volume), уже в течение нескольких десятилетий широко используются в Америке и Западной Европе, на Российский рынок они пришли совсем недавно. Пользователи западных стран высоко оценили преимущество независимого, для каждого отдельного помещения, регулирования параметров вентиляции, а также возможность экономии капитальных и эксплуатационных затрат.

Вентиляционные “Variable Air Volume“ системы работают в режиме изменения количества подаваемого воздуха. Изменения тепловой нагрузки помещений компенсируются путем изменения объемов приточного и вытяжного воздуха при его постоянной температуре, поступающего из центральной приточной установки.

Вентиляционная система VAV реагирует на изменение тепловой нагрузки отдельных помещений или зон здания и изменяет фактическое количество воздуха, подаваемого в помещение или зону.

За счет этого вентиляция работает при общем значении расхода воздуха меньшем, чем необходимо при суммарной максимальной тепловой нагрузке всех отдельных помещений.

Это обеспечивает снижение потребления энергии при сохранении заданного качества воздуха внутри помещений. Снижение энергетических затрат может составлять от 25-50% в сравнении с вентиляционными системами с постоянным расходом воздуха.

Рассмотрим эффективность на примере вентиляции загородного дома
площадью 250 м², с тремя спальнями

При традиционной системе вентиляции , для жилого помещения такой площади, требуется расход воздуха около 1000 м³/ч., и зимой для нагрева приточного воздуха до комфортной температуры потребуется около 15 кВтч. При этом заметная часть энергии будет тратиться впустую, ведь люди, для которых работает вентиляция, не могут находиться сразу во всем коттедже: ночь они проводят в спальнях, а день - в других комнатах. Однако выборочно уменьшить производительность традиционной системы вентиляции в нескольких помещениях невозможно, поскольку балансировка воздушных клапанов, с помощью которых можно регулировать подачу воздуха по помещениям, производится на этапе пуско-наладки, а в процессе эксплуатации соотношение расходов изменять нельзя. Пользователь может только уменьшить общий расход воздуха, но тогда в помещениях, где находятся люди, станет душно.

Если к воздушным клапанам подключить электроприводы, которые позволят дистанционно управлять положением заслонки клапана и тем самым регулировать расход воздуха через него, то можно будет включать и отключать вентиляцию раздельно в каждом помещении с помощью обычных выключателей. Проблема в том, что управлять такой системой весьма сложно, т.к. одновременно с закрытием части клапанов придется снижать производительность системы вентиляции на строго определенную величину, чтобы расход воздуха в остальных помещениях оставался неизменным и в результате улучшение превратится в головную боль.

Использовании VAV-системы позволит проводить все эти регулировки в автоматическом режиме. И так устанавливаем простейшую VAV-систему, которая позволяет раздельно включать и отключать подачу воздуха в спальни и остальные помещения. В ночном режиме, воздух подается только в спальни, следовательно расход воздуха составлять около 375 м³/ч (из расчета по 125 м³/ч на каждую спальню, пл. 20 м²), и потребление энергии около 5 кВтч, то есть, в 3 раза меньше, чем в первом варианте.

Получив возможность раздельного управления, в разных помещениях можно дополнить систему средствами новейшей автоматизации климатконтроля, так применение клапанов с пропорциональными электроприводами сделает управление плавным и еще более удобным; а если подключить включение/оключение подачи воздуха по сигналу датчика присутствия, мы получаем аналог системы «Умный глаз», используемой в бытовых сплит-системах, но на совершенно новом уровне. Для дальнейшей атоматизации в систему можно встраивать датчики температуры, влажности, концентрации CO2 и др, что в итоге - не только позволит беречь энергию, но и при этом значительно повысит уровень комфорта.

Если все блоки автоматики, которые управляют электроприводами воздушных клапанов, соединить единой шиной управления, то появится возможность централизованного сценарного управления всей системой. Так, можно создать и задавать индивидуальные режимы работы для разных помещений, в разных жизненных ситуациях, так:

ночью - воздух подается только в спальни, а в остальных помещениях клапаны открыты на минимальном уровне; днем - воздух подается в комнаты, кухни, и др помещения, кроме спален. В спальных комнатах клапаны закрыты или открыты на минимальном уровне.

вся семья в сборе - расход воздуха в гостиной увеличиваем; в доме никого - настраивается циклическое проветривание, которое не позволит возникнуть запахам и сырости, но сэкономит ресурсы.

Для независимого управления не только объемом, но и температурой приточного воздуха в каждом из помещений можно установить догреватели (маломощные калориферы), управляемые от индивидуальных регуляторов мощности. Это позволит подавать из вентустановки воздух с минимально допустимой температурой (+18°С), индивидуально нагревая его до требуемого уровня в каждом помещении. Такое техническое решение позволит еще больше снизить потребление энергии, и приблизит нас к системе «Умный дом».

Схема работы такой системы, скорее вопрос профильного специалиста, поэтому здесь мы приведем всего одну, самую простую схему (рабочий и ошибочный варианты) с объяснением как это работает. Но кроме простых систем, сущестуют и более сложные варианты позволяющие создавать любые VAV-системы - от бытовых бюджетных систем с двумя клапанами до многофункциональных вентиляционных систем административных зданий с поэтажным управлением расходом воздуха.

Звоните, специалисты компании "ОВК Инжиниринг" проконсультируют, помогут выбрать оптимальный вариант, спроектируют и установят VAV-систему, идеально подходящую именно Вам.

Почему VAV-системы должны устанавливать специалисты

Проще всего ответить на это вопрос, на примере. Рассмотрим типовую конфигурацию системы с переменным расходом воздуха и ошибки, которые могут быть допущены при ее проектировании. На иллюстрации показан пример корректной конфигурации воздухопроводной сети VAV-системы:

1. Верная схема VAV-системы с переменным расходом воздуха

В верхней части расположен управляемый клапан, который обслуживает три помещения (три спальни из нашего примера) => В этих помещениях установлены дроссель-клапаны с ручным управлением для балансировки на этапе пуско-наладки. Сопротивление этих клапанов не будет изменяться* в процессе работы, поэтому не оказывают влияния на точность поддержания расхода воздуха.

К магистральному воздуховоду подключен клапан с ручным управлением, который имеет неизменный расход воздуха P=const. Такой клапан может понадобиться для обеспечения нормальной работы вентустановки в случае, когда все остальные клапаны закрыты. => Воздуховод с этим клапаном выводится в помещение с постоянной подачей воздуха.

Схема простая, рабочая и эффективная.

Теперь рассмотрим ошибки, которые могут быть допущены при проектировании воздухопроводной сети VAV-системы:

2. Схема VAV-системы с ошибкой

Ошибочные ответвления воздуховодов выделены красным цветом. Клапаны №2 и 3 подключены к воздуховоду, идущему от точки разветвления к VAV-клапану №1. При изменении положения заслонки клапана №1 давление в воздуховоде возле клапанов №2 и 3 будет изменяться, поэтому расход воздуха через них не будет постоянным. Управляемый клапан №4 нельзя подключать к магистральному воздуховоду, поскольку изменение расхода воздуха через него приведет к тому, что давление P2 (в точке разветвления) не будет постоянным. А клапан №5 нельзя подключать так, как показано на схеме, по той же причине, что и клапаны №2 и 3.

*Конечно можно настроить управляемый воздушный поток для каждой спальни, но в этом случае будет более сложная схема, которую в рамках данной статьи мы не рассматриваем.

ИРИСОВЫЙ КЛАПАН С СЕРВОПРИВОДОМ

Благодаря уникальной конструкции дроссельных заслонок, поток воздуха можно измерять и регулировать в пределах одного устройства и одного процесса, поставляя в помещение сбалансированное количество воздуха. Результатом является постоянный комфортный микроклимат.
Дроссельные заслонки IRIS позволяют быстро и точно регулировать поток воздуха. Справляются везде там, где необходим индивидуальный контроль комфорта и прецизионное управление воздухом.
Измерение и регулировка потока для обеспечения максимального комфорта
Уравновешивание потока воздуха это обычно трудоемкое и дорогое действие при запуске вентиляционной системы. Линейное ограничение потока воздуха, характерное для линзовых дроссельных заслонок, упрощает эту операцию.
Конструкция дроссельных заслонок
Дроссельные заслонки IRIS могут функционировать как в приточных, так и вытяжных инсталляций, элиминируя риск связанный с ошибками неправильной инсталляции. Линзовые дроссельные заслонки IRIS состоят из корпуса из оцинкованной стали, линзовых плоскостей, регулирующих поток воздуха, рычага для плавного изменения диаметра отверстия. Кроме того, они оборудованы двумя наконечниками для подключения устройства, измеряющего cилу потока воздуха.
Дроссельные заслонки оборудованы уплотнителями из резины EPDM для плотного соединения с вентиляционными каналами.
Благодаря креплению двигателя возможно автоматическое управление потоком без необходимости ручного изменения настроек. Специальная плоскость предусмотрена для стабильного монтажа серводвигателя, защищая его от перемещения и повреждения.
Что отличает линзовые дроссельные заслонки от стандартных дроссельных заслонок?
Конвенциональные дроссельные заслонки увеличивают скорость потока воздуха вдоль стен каналов, генерируя притом большой шум. Благодаря линзовому закрытию дроссельных заслонок IRIS, подавление не вызывает турбуленций и шума в каналах. Это позволяет увеличить потоки или давление, по сравнению со стандартными дроссельными заслонками, без шума в инсталляции. Это большое упрощение и экономия, т.к. нет необходимости применения дополнительных звукоизолирующих элементов. Соответственное глушение шума возможно путем правильной инсталляции дроссельных заслонок в вентиляционной системе.
Для прецизионного измерения и контроля потока воздуха, дроссельные заслонки следует поместить на прямых отрезках, не ближе, чем:
1. 4 х диаметр воздуховода перед дроссельной заслонкой,
2. 1 х диаметр воздуховода за дроссельной заслонкой.
Применение линзовых дроссельных заслонок очень важно для обеспечения гигиены вентиляционной инсталляции. Благодаря возможности полного открытия, очистные роботы могут успешно попасть в каналы, соединенные с этого рода дроссельными заслонками.
Преимущества дроссельных заслонок IRIS:
1. низкий уровень шума в каналах
2. простой монтаж
3. отличное уравновешивание потока воздуха, благодаря измерительной и регулирующей единице
4. простая и быстрая регулировка потока без необходимости дополнительных устройств - применение ручки или серводвигателя
5. точное измерение потока
6. плавная регулировка - вручную с помощью рычага или автоматически благодаря применению версии с серводвигателем
7. конструкция позволяющая на простой доступ для чистящих роботов.

Регуляторы переменного расхода воздуха КПРК для воздуховодов круглого сечения предназначены для поддержания заданного значения расхода воздуха в системах вентиляции с переменным расходом воздуха (VAV) или с постоянным расходом воздуха (CAV). В режиме VAV уставка расхода воздуха может изменяться с помощью сигнала от внешнего датчика, контроллера или от системы диспетчеризации, в режиме CAV регуляторы поддерживают заданный расход воздуха

Основными компонентами регуляторов расхода являются воздушный клапан, специальный приемник давления (зонд) для измерения расхода воздуха и электропривод со встроенным контроллером и датчиком давления. Разность полного и статического давлений на измерительном зонде зависит от расхода воздуха через регулятор. Текущая разность давлений измеряется встроенным в электропривод датчиком давления. Электропривод под управлением встроенного контроллера открывает или закрывает воздушный клапан, поддерживая расход воздуха через регулятор на заданном уровне.

Регуляторы КПРК могут работать в нескольких режимах в зависимости от схемы подключения и настройки. Уставки расхода воздуха в м3/час задаются при программировании на заводе-изготовителе. При необходимости, уставки могут быть изменены с помощью смартфона (с поддержкой NFC), программатора, компьютера или системой диспетчеризации по протоколу MP-bus, Modbus, LonWorks или KNX.

Регуляторы выпускаются в двенадцати исполнениях:

КПРК…B1 – базовая модель с поддержкой MP-bus и NFC;
КПРК…BМ1 – регулятор с поддержкой Modbus;
КПРК…BЛ1 – регулятор с поддержкой LonWorks;
КПРК…BK1 – регулятор с поддержкой KNX;
КПРК-И…B1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе с поддерж-кой MP-bus и NFC;
КПРК-И…BМ1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе с поддерж-кой Modbus;
КПРК-И…BЛ1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе с поддерж-кой LonWorks;
КПРК-И…BK1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе с поддерж-кой KNX;
КПРК-Ш…B1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе и шумоглушителем с поддержкой MP-bus и NFC;
КПРК-Ш…BМ1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе и шумоглушителем с поддержкой Modbus;
КПРК-Ш…BЛ1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе и шумоглушителем с поддержкой LonWorks;
КПРК-Ш…BK1 – регулятор в тепло-/звукоизолированном корпусе и шумоглушителем с поддержкой KNX.

Для согласованной работы нескольких регуляторов переменного расхода воздуха КПРК и вентиляционной установки рекомендуется использовать Optimizer - регулятор, обеспечивающий изменение скорости вращения вентилятора в зависимости от текущей потребности. К Optimizer можно подключать до восьми регуляторов КПРК, а также объединять при необходимости несколько Optimizer в режиме «Ведущий-Ведомый». Регуляторы переменного расхода воздуха сохраняют работоспособность и могут эксплуатироваться вне зависимости от их пространственной ориентации за исключением, когда штуцеры измерительного зонда направлены вниз. Направление потока воздуха должно соответствовать стрелке на корпусе изделия. Регуляторы изготавливаются из оцинкованной стали. Модели КПРК-И и КПРК-Ш выполнены в тепло-/звукоизолированном корпусе с толщиной изоляции 50 мм; КПРК-Ш дополнительно оснащены шумоглушителем длиной 650 мм на стороне выхода воздуха. Патрубки корпуса оборудованы резиновыми уплотнениями, что обеспечивает герметичность соединения с воздуховодами.