VAV системы вентиляции

VAV вентиляция - это энергоэффективная система с автоматической поддержанием постоянного давления в воздушном канале.

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.

Как снизить потребление электроэнергии?

Первое, что обычно приходит на ум в таких случаях — это использование вентиляционной системы с рекуператором. Однако такие системы хорошо подходят для больших коттеджей, в квартирах же для них просто не хватает места: помимо приточной воздухопроводной сети, к рекуператору нужно подводить вытяжную сеть, вдвое увеличивая общую протяженность воздуховодов. Другой недостаток рекуперационных систем заключается в том, что для организации воздушного подпора «грязных» помещений заметная часть вытяжного потока должна направляться в вытяжные каналы санузла и кухни. А разбалансировка приточного и вытяжного потоков приводит к существенному снижению эффективности рекуперации (отказаться от воздушного подпора «грязных» помещений нельзя, так как в этом случае неприятные запахи начнут гулять по квартире). Кроме того, стоимость рекуперационной системы вентиляции может легко превысить двукратную стоимость обычной приточной системы. Существует ли другое, недорогое, решение нашей проблемы? Да, это приточная VAV система.

Система с переменным расходом воздуха или VAV (Variable Air Volume) система позволяет регулировать подачу воздуха в каждом помещении независимо друг от друга. С такой системой вы можете отключать вентиляцию в любой комнате точно так же, как привыкли выключать свет. Действительно, ведь мы не оставляем гореть свет там, где никого нет — это было бы неразумной тратой электроэнергии и денег. Зачем же позволять напрасно тратить энергию системе вентиляции с мощным калорифером? Однако традиционные системы вентиляции именно так и работают: подают нагретый воздух во все помещения, где могли бы находиться люди, независимо от того есть ли они там на самом деле. Если бы мы управляли светом точно так же, как традиционной вентиляцией — он бы горел сразу во всей квартире, даже ночью! Несмотря на очевидное преимущество VAV систем, в России, в отличие от западной Европы, они пока не получили широкого распространения, отчасти потому, что для их создания требуется сложная автоматика, которая существенно увеличивает стоимость всей системы. Однако стремительное удешевление электронных компонентов, которое происходит в последнее время, позволило разработать недорогие готовые решения для построения VAV систем. Но прежде, чем переходить к описанию примеров систем с переменным расходом воздуха, разберемся, как они работают.

Как работает VAV-система

Рассмотрим внутренне устройство и принцип работы VAV-системы.

 

Типовая VAV-система состоит из следующих компонентов:

• Вентиляционная установка с плавно изменяемой производительностью. В ней должен использоватьсяэлектронно-коммутируемый (инверторный) вентилятор или же обычный вентилятор, управляемый от регулятора оборотов (электронного автотрансформатора), который позволяет плавно изменять скорость вращения вентилятора.
• Воздухораспределительная камера, в которой поддерживается постоянное (заданное) давление. К этой камере подключаются воздуховоды от всех обслуживаемых помещений.
• Дифференциальный датчик давления, который располагается возле распределительной камеры. Датчик с помощью тонкой трубки измеряет давление внутри камеры и передает эту информацию вентиляционной установке.
• Воздушные клапаны с электроприводами (VAV-клапаны), управляемые от выключателей или регуляторов (на схеме не показаны).

Разберемся, как все это работает. Допустим, что в начале все воздушные клапаны полностью открыты. Если в процессе работы один из клапанов закрывается, давление в воздухораспределительной камере начинает расти. Это изменение фиксируется датчиком, и система автоматики приточной установки снижает скорость вращения вентилятора ровно настолько, чтобы давление в камере вернулось на прежний уровень (переходный процесс занимает не более 20 — 30 секунд). Таким образом, система автоматики постоянно отслеживает уровень давления в камере и при его отклонении в ту или иную сторону от заданного значения изменяет скорость вращения вентилятора так, чтобы давление возвращалось к норме. Поскольку давление в камере, а значит и на входе каждого воздуховода, постоянно, объем поступающего в помещения воздуха будет определяться только углом поворота заслонки соответствующего клапана. На иллюстрации показана VAV-система, обслуживающая только 3 помещения, однако этих помещений может быть любое количество.

Все оборудование, используемое для построения VAV-системы, можно условно разделить на две части: вентиляционная установка с датчиком давления и воздухораспределительная сеть с регулируемыми зонами. Обе частиVAV-системы могут функционировать независимо друг от друга: вентиляционная установка с помощью датчика поддерживает заданное давление в воздухораспределительной камере, а пользователь с помощью выключателей может по своему усмотрению закрывать и открывать клапаны во всех зонах. Поскольку давление в камере постоянно, то расход воздуха в каждом помещении будет зависеть только от положения заслонки клапана этого помещения, и не будет зависеть от расхода воздуха в других помещениях.

VAV-система без распределительной камеры

VAV-систему можно упростить, отказавшись от распределительной камеры, и измерять давление непосредственно в канале воздуховода. В этом случае все воздуховоды должны разводиться из одной точки, вблизи которой замеряется давление (можно считать, что камера просто уменьшается до размера небольшого участка центрального воздуховода). Длины воздуховодов, идущих от точки разветвления до обслуживаемых, помещений могут быть различными, главное, чтобы к каждому воздуховоду, идущему от точки разветвления, подключался только один клапан.

Для уменьшения стоимости VAV-системы один управляемый клапан может обслуживать сразу несколько помещений, в этом случае в помещениях устанавливаются только недорогие клапаны с ручным приводом, которые балансируются на этапе пуско-наладки. Конфигурация воздухопроводной сети на участке, расположенном после управляемого клапана, может быть любой, поскольку ее сопротивление не будет изменяться в процессе эксплуатации. Такое решение позволяет снизить стоимость системы, если обслуживаемые помещения имеют одинаковое назначение, например, спальни в коттедже или офисные помещения, занимаемые одной компанией. Можно снизить стоимость VAV-системыдо минимума, используя только два управляемых клапана, один из которых будет обслуживать, например, спальни, а другой — все остальные помещения квартиры или коттеджа.

Группа помещений, обслуживаемых одним VAV-клапаном, называется зоной, поэтому обычно для VAV-системысчитают не количество обслуживаемых помещений, а количество зон (в каждой зоне может быть одно или несколько однотипных помещений).

Небольшая видеопрезентация поможет вам лучше разобраться в принципе работы VAV-системы: 

Теперь рассмотрим типовую конфигурацию системы с переменным расходом воздуха и ошибки, которые могут быть допущены при ее проектировании. На иллюстрации показан пример корректной конфигурации воздухопроводной сетиVAV-системы:

 

Рассмотрим этот пример подробнее. После вентустановки расположен фильтр тонкой очистки (может не быть). По мере загрязнения фильтра его сопротивление будет расти. Однако в отличие от обычной системы вентиляции расход воздуха при этом меняться не будет, поскольку вентустановка поддерживает постоянное давление в воздуховоде после фильтра. Таким образом, дополнительным преимуществом VAV системы является компенсация изменения сопротивления воздушного фильтра.

Воздуховоды к управляемым клапанам разводятся из одной точки по принципу: один воздуховод — один клапан, при этом длины воздуховодов от точки разветвления до VAV-клапанов различны. В верхней части расположен управляемый клапан, который обслуживает три помещения. В этих помещениях установлены дроссель-клапаныс ручным управлением для балансировки на этапе пуско-наладки. Поскольку сопротивление этих клапанов не будет изменяться в процессе работы, то конфигурация сети после управляемого клапана не оказывает влияния на точность поддержания расхода воздуха.

Обратите внимание, что к магистральному воздуховоду подключен клапан с ручным управлением — он имеет неизменный расход воздуха. Такой клапан может понадобиться для обеспечения нормальной работы вентустановки в случае, когда все остальные клапаны закрыты. Воздуховод с этим клапаном обычно выводится в помещение, где требуется постоянная подача воздуха.

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

 

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.

Какие ещё преимущества получает пользователь VAV-системы?

1. Основным преимуществом VAV-системы является великолепная экономия энергии.
2. Применение клапанов с пропорциональными электроприводами сделает управление еще более удобным, позволив пользователям плавно регулировать объем подаваемого воздуха.
3. Можно также изменять объем воздуха по сигналу от датчика присутствия, датчиков температуры, влажности, концентрации CO2 и других — это позволит автоматизировать управление энергосбережением.
4. Для независимого управления не только объемом, но и температурой приточного воздуха в каждом из помещений можно установить догреватели, управляемые от индивидуальных регуляторов мощности. Такое техническое решение позволит еще больше снизить потребление энергии.
5. Есть возможность централизованного сценарного управления системой вентиляции. Например, можно вручную или по таймеру включать определенные режимы работы:

• Ночной режим. Воздух подается только в спальни. Во всех остальных помещениях клапаны открыты на минимальном уровне.
• Дневной режим. Во все помещения, кроме спален, воздух подается в полном объеме. В спальных комнатах клапаны закрыты или открыты на минимальном уровне.
• Гости. Расход воздуха в гостиной увеличен.
• Циклическое проветривание (используется при длительном отсутствии людей). В каждое помещение по-очереди подается небольшое количество воздуха — это позволяет избежать появления неприятных запахов и духоты, которые могут создать дискомфорт при возвращении людей.

Виды VAV-систем:

С 2-х позиционными клапанами (дискретные)

Недорогие системы начального класса. Они оборудованы заслонками, которые имеют 2 рабочих положения – открыто/закрыто.

С плавной регулировкой положения клапанов

Эти агрегаты комплектуются заслонками, угол поворота которых может произвольно меняться. Таким образом, интенсивность воздушного потока регулируется в диапазоне от 0 до 100%.

С централизованным управлением

Наиболее сложные системы, оборудованные десятками сенсоров и программируемым контроллером. На основе полученной от датчиков информации (содержание углекислого газа, температура воздуха и др.) для каждого помещения устанавливается индивидуальный режим проветривания. Кроме того, пользователь может самостоятельно запрограммировать прибор на автоматическую смену режимов по определенным дням недели и по времени суток в соответствии со своими предпочтениями.

Главным достоинством VAV-систем является их экономичность – такие агрегаты используют до 50% меньше электроэнергии, чем установки с постоянной подачей воздуха. Используя различные виды систем с переменным расходом воздуха по отдельности, а также комбинируя их, можно обеспечить эффективное проветривание, как небольшой квартиры, так и многоэтажного объекта.