Переменный объем воздуха
Переменный объем воздуха ( VAV ) — это тип системы отопления, вентиляции и/или кондиционирования воздуха ( HVAC ). В отличие от систем постоянного объема воздуха (CAV), которые обеспечивают постоянный поток воздуха при переменной температуре, системы VAV изменяют поток воздуха при постоянной или изменяющейся температуре. [1] [2] Преимущества систем VAV по сравнению с системами постоянного объема включают более точный контроль температуры, снижение износа компрессора, меньшее потребление энергии системными вентиляторами, меньший шум вентиляторов и дополнительное пассивное осушение. [3]
Коробочная технология
[ редактировать ]Самая простая форма VAV-коробки — это конфигурация с одним воздуховодом, которая соединена с одним приточным воздуховодом , который доставляет очищенный воздух из вентиляционной установки (AHU) в помещение, которое обслуживает короб. [2] Эта конфигурация может подавать воздух при различных температурах или объемах воздуха для удовлетворения нагрузок на отопление и охлаждение, а также скорости вентиляции, необходимой для помещения. [2]
Чаще всего блоки VAV не зависят от давления, то есть блок VAV использует элементы управления для обеспечения постоянного расхода независимо от изменений давления в системе, испытываемых на входе VAV. [2] Это достигается с помощью датчика расхода воздуха, расположенного на входе VAV, который открывает или закрывает заслонку внутри коробки VAV для регулировки воздушного потока. [2] Разница между блоками CAV и VAV заключается в том, что блок VAV можно запрограммировать на модуляцию между различными заданными значениями расхода в зависимости от условий помещения. Блок VAV запрограммирован на работу между минимальным и максимальным заданным значением воздушного потока и может модулировать поток воздуха в зависимости от присутствия людей, температуры или других параметров управления. [4] Блок CAV может работать только между постоянным, максимальным значением или состоянием «выключено». [5] Эта разница означает, что блок VAV может обеспечить более строгий контроль температуры в помещении, потребляя при этом гораздо меньше энергии. Еще одна причина, по которой блоки VAV экономят больше энергии, заключается в том, что они соединены с регулируемой скоростью вентиляторов приводами с , поэтому вентиляторы могут замедляться, когда блоки VAV испытывают условия частичной нагрузки. [6] [7]
В коробках VAV обычно имеется форма подогрева: электрические или водяные нагревательные змеевики. [4] В то время как электрические змеевики работают по принципу электрического сопротивления, при котором электрическая энергия преобразуется в тепло посредством электрического сопротивления, в гидравлическом нагреве используется горячая вода для передачи тепла от змеевика к воздуху. Добавление змеевиков подогрева позволяет коробке регулировать температуру приточного воздуха в соответствии с отопительными нагрузками в помещении, обеспечивая при этом требуемую скорость вентиляции. [2] В некоторых случаях в помещении может потребоваться такая высокая скорость воздухообмена, что возникает риск переохлаждения. [5] В этом сценарии змеевики повторного нагрева могут повысить температуру воздуха для поддержания заданного значения температуры в помещении. [2] Этот сценарий обычно происходит в сезоны охлаждения в зданиях, имеющих периметр и внутренние зоны. Зоны по периметру, подвергающиеся большему воздействию солнечных лучей, требуют более низкой температуры приточного воздуха от вентиляционной установки, чем внутренние зоны, которые подвергаются меньшему воздействию солнечных лучей и имеют тенденцию оставаться более прохладными, чем зоны по периметру, если их не кондиционировать. Поскольку в обе зоны подается одинаковая температура приточного воздуха, змеевики подогрева должны нагревать воздух во внутренней зоне, чтобы избежать переохлаждения. [8]
Многозонные системы
[ редактировать ]Скорость потока воздуходувки является переменной. Для одного кондиционера VAV , который обслуживает несколько тепловых зон, скорость потока в каждую зону также должна варьироваться.
VAV Терминальный блок , [9] часто называемый блоком VAV , представляет собой устройство управления потоком на уровне зоны. По сути, это калиброванная воздушная заслонка с автоматическим приводом . Терминальный блок VAV подключается к местной или центральной системе управления. Исторически пневматическое управление было обычным явлением, но электронные системы прямого цифрового управления особенно популярны для предприятий среднего и крупного размера. Также популярно гибридное управление, например, с использованием пневматических приводов с цифровым сбором данных. [10]
На схеме показано обычное коммерческое применение. Эта система VAV состоит из коробки VAV, воздуховодов и четырех воздухораспределителей.
Управление вентилятором для системы, независимой от давления
[ редактировать ]Контроль мощности вентилятора системы имеет решающее значение в системах VAV. Без надлежащего и быстрого контроля расхода воздуховоды системы или ее уплотнения могут легко быть повреждены из-за избыточного давления. В режиме охлаждения, когда температура в помещении достигается, блок VAV закрывается, ограничивая поток холодного воздуха в помещение. Когда температура в помещении повышается, ящик открывается, чтобы снизить температуру. Вентилятор поддерживает постоянное статическое давление в нагнетательном канале независимо от положения VAV-коробки. Поэтому при закрытии коробки вентилятор замедляет работу или ограничивает количество воздуха, поступающего в приточный канал. Когда коробка открывается, вентилятор ускоряется и пропускает больше воздуха в воздуховод, поддерживая постоянное статическое давление. [11]
Одной из задач систем VAV является обеспечение адекватного контроля температуры в нескольких зонах с различными условиями окружающей среды, например, в офисе по стеклянному периметру здания или во внутреннем офисе в коридоре. Системы с двумя воздуховодами подают холодный воздух в один воздуховод и теплый воздух во второй воздуховод, чтобы обеспечить соответствующую температуру смешанного приточного воздуха для любой зоны. Однако дополнительный воздуховод является громоздким и дорогим. Повторный нагрев воздуха из одного воздуховода с использованием электрического или водяного отопления часто является более экономичным решением. [12]
Приложения с повторным нагревом – вопросы управления и энергопотребления
[ редактировать ]Традиционные системы подогрева VAV используют минимальную скорость воздушного потока от 30% до 50% от расчетного воздушного потока. Эти минимальные потоки воздуха выбраны во избежание риска недостаточной вентиляции и проблем с тепловым комфортом. Однако опубликованных исследований, подтверждающих эффективность этого подхода, мало. Системы, работающие в более низких диапазонах минимального расхода воздуха (от 10% до 20% расчетного расхода воздуха), потребляют меньше энергии вентилятора и змеевика подогрева по сравнению с традиционными системами, и недавние исследования показали, что тепловой комфорт и адекватная вентиляция все еще могут быть достигнуты при этих более низких диапазонах воздушного потока. минимумы. [13]
Системы подогрева VAV, использующие более высокий минимальный расход воздуха, обычно используют традиционную последовательность управления «один максимальный». В рамках этой последовательности управления выбирается одна уставка максимального расхода охлаждающего воздуха для расчетных условий охлаждения. Поток охлаждающего воздуха постепенно снижается до минимального заданного значения расхода воздуха, на котором он остается, когда температура в помещении падает ниже заданного значения температуры охлаждения. При достижении заданного значения нагрева электрический или водяной нагревательный змеевик активируется и постепенно обеспечивает большее количество тепла до тех пор, пока не будет достигнута максимальная теплопроизводительность при расчетной температуре нагрева. [14]
Исследования показали, что использование другой последовательности управления «двойной максимум» может сэкономить значительное количество энергии по сравнению с традиционной последовательностью управления «один максимум». Это достигается за счет использования в последовательности «двойного максимума» более низких минимальных скоростей воздушного потока. [14] В рамках этой последовательности управления выбирается тот же максимальный поток охлаждающего воздуха, который аналогичным образом снижается по мере снижения температуры в помещении. К тому времени, когда температура помещения падает до заданного значения температуры охлаждения, воздушный поток достигает более низкого минимального значения, чем то, которое используется в последовательности «один максимум» (10–20 % против 30–50 % от максимального потока охлаждающего воздуха). Когда температура помещения достигает заданного значения температуры нагрева, нагревательный змеевик активируется и увеличивает свою электрическую мощность (для электрических змеевиков) или положение клапана горячей воды (для водяных змеевиков), в то время как поток воздуха остается на минимальном заданном значении. Когда нагревательный змеевик достигает максимальной теплопроизводительности, при дальнейшем падении температуры в помещении поток воздуха увеличивается до тех пор, пока не достигнет максимального заданного значения потока нагревающего воздуха (обычно около 50 % от максимального потока охлаждающего воздуха). [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Муресан, Флори. «Сравнение систем вентиляции: постоянный объем воздуха (CAV) и переменный объем воздуха (VAV)» . www.ny-engineers.com . Проверено 10 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г «Эксплуатация и обслуживание систем переменного объема воздуха (VAV)» . Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория .
- ^ Лу, Дэниел Б.; Варсингер, Дэвид М. (2020). «Энергосбережение при модернизации жилых зданий системами переменного объема воздуха в различных климатических условиях» . Журнал строительной техники . 30 . Elsevier BV: 101223. doi : 10.1016/j.jobe.2020.101223 . ISSN 2352-7102 . S2CID 216163990 .
- ^ Jump up to: а б Крайдер, Ян Ф. (2010). Отопление и охлаждение зданий: дизайн для эффективности . Питер Кёртисс, Ари Рабл (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press/Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4398-1151-1 . OCLC 455835575 .
- ^ Jump up to: а б с [«Руководство ASHRAE 36-2021 «Высокопроизводительные последовательности операций для систем HVAC»», Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха , 2021. Проверено 14 ноября 2022 г.).
- ^ «Привод Reliance Electric GV3000 40V4160 | Промышленная автоматизация» . 40v4160.com . Проверено 31 декабря 2023 г.
- ^ Ли, Юньхуа (9 декабря 2015 г.). Применение преобразователей частоты в системах отопления, вентиляции и кондиционирования . ИнТех. ISBN 978-953-51-2233-3 . OCLC 1096656588 .
- ^ Рафтери, Пол; Джеронаццо, Анджела; Ченг, Хваконг; Палиага, Гвелен (15 ноября 2018 г.). «Количественная оценка потерь энергии в системах подогрева горячей воды» . Энергия и здания . 179 : 183–199. дои : 10.1016/j.enbuild.2018.09.020 . ISSN 0378-7788 . S2CID 117183499 .
- ^ Том «Системы и оборудование» Справочника ASHRAE , ASHRAE, Inc., Атланта, Джорджия, 2004 г.
- ^ Управление КМК. «Пневматическое в цифровое: преобразование открытой системы» (PDF) . Проверено 5 октября 2015 г.
- ^ Хедкар, Ашок А. (27 ноября 2022 г.). «Система AHU VAV в глобальной искусственной среде – как создать ценность, чтобы принести вечный мир и процветание 195 странам и 10 миллиардам человек до 2035 года? - АШОК А ХЕДКАР» . Проверено 31 декабря 2023 г.
- ^ «О ВАВ» . ПростоВАВ . Проверено 20 мая 2014 г.
- ^ Аренс, Эдвард; Чжан, Хуэй; Хойт, Тайлер; Соазиг, Каам (2015). «Влияние минимального расхода воздуха в диффузоре на комфорт жильцов, смешивание воздуха и энергопотребление здания (RP-1515)» (PDF) . Наука и технологии для искусственной среды . 21 (8): 1075–1090. дои : 10.1080/23744731.2015.1060104 . S2CID 108490615 .
- ^ Jump up to: а б Чжан, Кун; Блюм, Дэвид; Ченг, Хваконг; Палиага, Гвелен (2021). «Оценка экономии энергии согласно Рекомендации ASHRAE 36 для многозонных систем с переменным расходом воздуха с использованием Spawn of EnergyPlus» . Журнал моделирования производительности зданий . 15 (2): 215–236. дои : 10.1080/19401493.2021.2021286 . S2CID 246398440 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
