Ta strona używa Cookies. Przeczytaj naszą politykę prywatności. xKorzystając ze strony
wyrażasz zgodę na używanie cookie, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Regulatory przepływu w wentylacji - przegląd rozwiązań

Regulatory zmiennego przepływu typu VAV

Większość obecnie nowoprojektowanych budynków wyposażona jest w system wentylacji mechanicznej. Zaletami takiego rozwiązania są zazwyczaj lepsze parametry powietrza nawiewanego do pomieszczeń oraz możliwość odzysku energii z powietrza wentylacyjnego w okresie grzewczym (tzw. rekuperacja powietrza wentylacyjnego). Przekłada się to bezpośrednio na podniesienie komfortu przebywania ludzi w pomieszczeniu z systemem wentylacji mechanicznej oraz na obniżenie kosztów związanych z utrzymaniem takiego budynku, w stosunku do rozwiązania z wentylacją grawitacyjną.
Systemy rekuperacji oparte na wentylacji mechanicznej zwiększają swoją popularność również poprzez zmiany jakie zaszły w Ustawie Prawo Budowlane oraz rozporządzeniach wykonawczych dotyczących budynków energooszczędnych. Wymagania przedstawione w tych aktach można spełnić w dwojaki sposób:

  • poprzez uzyskanie współczynników przenikania ciepła niższych niż wymagane;
  • poprzez osiągniecie wartości wskaźnika zużycia energii pierwotnej niższego niż ten określony dla tzw. budynku referencyjnego.

Osiągniecie wskaźnika EP na poziomie pozwalającym sklasyfikować obiekt jako energooszczędny często nie jest możliwe bez zastosowania systemu odzysku ciepła z powietrza wentylacyjnego.
Na prawidłowe działanie systemów wentylacji mechanicznej ma wpływ wiele czynników. Jednym z nich jest odpowiednia regulacja wydatkiem powietrza w poszczególnych gałęziach instalacji. Dostarczenie odpowiedniej ilości powietrza świeżego oraz usunięcie tej samej ilości powietrza zanieczyszczonego to podstawowe zadanie systemu wentylacji. Aby to uzyskać stosuje się przepustnice regulacyjne bądź regulatory przepływu. W zależności od rodzaju systemu wentylacji: system ze zmiennym przepływem powietrza VAV (ang. Variable Air Volume), system ze stałym przepływem powietrza CAV (ang. Constant Air Volume) różną budowę mają same regulatory. Najczęściej spotykane rozwiązania są przedstawione w kolejnej części artykułu.

Co to jest regulator przepływu i jak działa?

Zadaniem regulatorów przepływu jest utrzymanie żądanych wydatków powietrza w poszczególnych gałęziach instalacji niezależnie od zmian ciśnienia w przewodach wentylacyjnych. Ułatwia to w znaczy sposób projektowanie całego układu, jednak ze względu na generowany hałas jak i oszczędności w okresie eksploatacji powinno się dążyć do stosowania niskich ciśnień wstępnych. Regulacja przepływu może się odbywać zarówno w kanałach nawiewnych jak i wywiewnych.

Rozróżnia się kilka podstawowych typów regulatorów:

  • regulatory stałego przepływu ze stałą wartością zadaną;
  • regulatory przepływu powietrza z przełączaniem między dwiema zadanymi wartościami (V ̇min, V ̇max,);
  • regulatory stałego przepływu powietrza ze zmiennym nastawem wydatku
  • regulatory zmiennego przepływu powietrza VAV.

Regulacja przepływu poprzez regulator odbywa się za pomocą obrotowej przepustnicy, membrany gumowej, zmiany powierzchni blach perforowanych lub innych elementów dławiących przepływ w kanale. Prawidłowość działania regulatorów zapewniona jest zazwyczaj w określonych granicach prędkości przepływu oraz ciśnienia. Zazwyczaj są to wartości: prędkość 2-15 m/s, różnica ciśnień 30-1000 Pa, lecz mogą się one różnić w zależności od budowy urządzenia.
Takie wartości prędkości przepływającego powietrza mogą być przyczyną generacji hałasu w instalacji, dlatego zastosowanie regulatora w danym układzie pociąga za sobą konieczność użycia tłumika akustycznego bądź tłumiącej skrzynki rozprężnej do której podłączony jest nawiewnik. Schemat takiego podłączenia przedstawiony jest na rysunku 1.[1]

Schemat podłączenia regulatora przepływu w instalacji

Rys. 1 - Schemat podłączenia regulatora przepływu w instalacji

 

Samoczynne regulatory bez zasilania energią zewnętrzną

Samoczynne regulatry bez zasilania zewnętrznego nazywane są również regulatorami bezpośredniego działania. Na rynku dominują konstrukcje o przekroju kołowym, jednak niektórzy producenci oferują również wykonanie prostokątne. Regulacja odbywa się za pomocą obrotowej przepustnicy lub innych elementów dławiących przepływ połączonych ze sprężyną przeciwdziałającą momentowi zamykającemu. Moment zamykający jest zależny od prędkości przepływającego powietrza. Żądany strumień powietrza nastawiany jest poprzez ustawienie odpowiedniego naciągu sprężyny i zawiera się on w określonych granicach w zależności od rozmiarów regulatora.
Takie konstrukcje posiadają kilka wad w stosunku do regulatorów opartych na siłownikach elektrycznych. Ze względu na niewielkie siły nastawcze niemożliwe jest zastosowanie przepustnicy szczelnej, która byłaby w stanie w pełni odcinać przepływ. Nie posiadają również możliwości wysyłania sygnału zwrotnego, który dawałby informację czy nastawiony wydatek jest utrzymywany.
Zaletą takiego regulatora jest to, że do swojego działania nie potrzebuje zasilania energią zewnętrzną. Brak siłownika przekłada się również bezpośrednio na niższą cenę takiego urządzenia w stosunku do konstrukcji wyposażonej w siłownik. Zakres dokładności regulacji to około 5-10% w zależności od konstrukcji oraz punktu pracy danego regulatora. [1] 
Poniższe zdjęcie przedstawia regulator CAV bezpośredniego działania. Jest to element przeznaczony do montażu wewnątrz kanału okrągłego.

CFR-PC-ABS regulator stałego przepływuRACAV Regulator stałego przepływu

Rys. 2 - Regulator stałego przepływu CFR-PC-ABS (zdjęcie po lewo) oraz RACAV

Regulatory przepływu powietrza zasilane energią z zewnątrz

W tego typu rozwiązaniach następuje pomiar wydatku powietrza, który po odpowiednim przetworzeniu trafia do siłownika sterującego przepustnicą. Obecnie najczęściej stosuje się rozwiązanie oparte na pomiarze różnicy ciśnień za pomocą krzyża pomiarowego. Pomiar może być dokonywany w dwojaki sposób:

  • poprzez czujnik ciśnienia statycznego – pomiar bezpośrednio w puszce pomiarowej, ilość przepływającego powietrza jest proporcjonalna do różnicy ciśnień. Powietrze nie przepływa przez czujnik pomiarowy co ogranicza możliwość zanieczyszczenia go. Wadą jest dokładność zależna od umiejscowienia czujnika i wysoka cena układu.;
  • poprzez czujnik ciśnienia dynamicznego – w tym rozwiązaniu część powietrza przepływa przez czujnik, a przewody pomiarowe połączone są ze sobą przewodem obejściowym. Strumień powietrza jest proporcjonalny do mierzonej prędkości powietrza. Zaletą jest wysoka dokładność i niska cena takiego rozwiązania. Nie może być ono jednak stosowane w przypadku przepływu zanieczyszczonego, agresywnego powietrza.


RAVAV Regulator zmiennego przepływuRAVAV Regulator zmiennego przepływu z siłownikiem Gruner

Rys. 3 - Regulator zmiennego przepływu RAVAV dostępny z siłownikiem firmy Belimo oraz Gruner


RAVAV-Q Regulator zmiennego przepływu w wersji prostokątnejRAVAV-Q-I Regulator zmiennego przepływu w wersji prostokątnej

Rys. 4 - Prostokątne regulatory zmiennego przepływu RAVAV-Q , dostępne również w wersji izolowanej (RAVAV-Q-I)

Niektórzy producenci dokonują również pomiaru przy pomocy kryzy spiętrzającej i czujników ciśnienia statycznego. Takie rozwiązanie zwiększa jednak spadek ciśnienia na całym elemencie, co może być przeszkodą w zastosowaniu takiego regulatora w już istniejącej instalacji, gdzie spręż wentylatora tłoczącego powietrze jest w pełni wykorzystany.
Sygnał z czujnika pomiarowego jest linearyzowany w samym czujniku lub w regulatorze i staje się wartością wyjściową do kolejnych operacji. Dzięki temu możliwe jest sprawdzenie czy osiągany jest żądany strumień powietrza. Zadaną wartość przepływu może utrzymywać sam regulator, jeśli działa on w charakterze regulatora stałego wydatku lub może być ona zmieniana poprzez sygnał z innych czujników (np. temperatury, CO2 itp.) – działanie jako regulator zmiennego przepływu VAV.
Dzięki zastosowaniu siłowników o odpowiednio wysokim momencie obrotowym, możliwe jest wykonanie przepustnicy jako przepustnicy szczennej (maksymalne przecieki do 10 m3/h powietrza przy nadciśnieniu w przewodzie 100Pa).[1]

Źródła:
Rcknagel, H. i in.. Kompendium wiedzy OGRZEWNICTWO KLIMATYZACJA CIEPŁA WODA CHŁODNICTWO, Wrocław, OMNI SCALA, 2008 (s. 1260-1264) Ustawa z dnia 7 lipca 1994r. Prawo Budowlane (z późniejszymi zmianami)

powrót
REKUPERACJA
PROJEKTOWANIE