SYSTEMY VAV - część 2: VAV indukcyjne

Dlaczego VAV indukcyjny? 1. Unikalna konstrukcja z dodatkowym podmieszaniem. Wyobraźmy sobie sytuację jak poniżej: Aby uniknąć takiego niebezpieczeństwa należy zastosować urządzenie VAV indukcyjne.

Istota działania urządzeń VAV

2. Prawie stały przepływ powietrza nawiewnego przy regulacji powietrza pierwotnego w zakresie 100 do 20% bez konieczności stosowania specjalnych dyfuzorów przy minimalnym przepływie powietrza.
3. VAV indukcyjny posiada wszystkie zalety standardowych VAV plus:
- odzysk ciepła od oświetlenia itp.
- 30% extra oszczędności przy odzysku ciepła (ze wzg. na niższe dopuszczalne Vmin)
- możliwość „darmowego” chłodzenia
- oszczędność w zakresie zmniejszonych wymiarów kanałów i central wentylacyjnych
- możliwość wykorzystania powietrza zewnętrznego o niskich temperaturach (9oC)
- łatwa regulacja
- brak kosztów utrzymania i konserwacji
- małe wymiary urządzenia oraz niski poziom hałasu (można osiągnąć poziom NC25).
Na co należy zwrócić uwagę przy projektowaniu systemów VAV indukcyjnych
1. Wlotowe ciśnienie statyczne w wysokości 200-300 Pa
2. Spadek ciśnienia na wylocie (przy Vmax): 25 do 50 Pa
3. Prędkość wlotowa (przy Vmax): 6 do 9 m/s
SYSTEMY VAV INDUKCYJNE – charakterystyka

Historia – to już ponad 30 lat!
Pierwsze urządzenie indukcyjne sufitowe VAV Barber Colman wprowadził na rynek na początku lat 1960'tych. W roku 1986 Barcol-Air, europejska filia Barber Colman Company, przeprojektowała i przetestowała urządzenie według najnowszych standardów. Urządzenie uzyskało możliwość pracy przy niskich ciśnieniach działania i bardzo niskie poziomy głośności.
Od tego czasu nowy model został zainstalowany w tysiącach budynków na świecie.
Informacje ogólne o urządzeniach
Indukcyjne, sufitowe systemy VAV posiadają wszystkie zalety systemów VAV w zakresie oszczędności energii z dodatkową możliwością utrzymania komfortu cieplnego przy bardzo niskich dławieniach. Unikalny projekt urządzenia indukcyjnego VAV pozwala na indukcję powietrza z pomieszczenia i zmieszanie go z przygotowanym powietrzem pierwotnym bez użycia wentylatora. Wskaźnik indukcji może być regulowany poprzez wybór różnych ciśnień wlotowych, prędkości wlotowych, spadków ciśnienia na wylocie i tam gdzie jest to konieczne poprzez zastosowanie przepustnicy w otworze indukcyjnym.
System VAV bez indukcji i bez specjalnych dyfuzorów VAV może być przydławiony tylko do 50/60% aby zapewnić prawidłową pracę dyfuzora i utrzymać wystarczający przepływ powietrza oraz w efekcie komfort cieplny w pomieszczeniu zgodnie z nowymi, ściśle określonymi, międzynarodowymi standardami komfortu (NEN, DIN, ISO, BSRIA, ASHRAE, itp.). Urządzenie indukcyjne VAV może utrzymać powyższe standardy komfortu cieplnego przy wskaźniku dławienia 20%, co w efekcie daje niezwykle wysokie oszczędności energii widoczne w bieżących kosztach klienta.
Tryb chłodzenia
W trybie chłodzenia system indukcyjny VAV zapewnia trzy główne korzyści w stosunku do innych systemów VAV:
• Możliwość stosowania niskich temp. na powietrzu pierwotnym (9°C) pozwala projektantowi osiągnąć tą samą wydajność chłodniczą przy mniejszych przepływach powietrza. To redukuje prace przy kanałach wentylacyjnych i wymiary dodatkowego wyposażenia central i w efekcie uzyskujemy więcej przestrzeni, którą może wykorzystać klient. Powyższa zaleta pozwala na „darmowe chłodzenie” w obrębie szerokiego zakresu temperatur powietrza zewnętrznego, kiedy jest to możliwe.
• Możliwość dławienia do 20%, bez wpływu na komfort cieplny, redukuje duże przepływy powietrza i pozwala przy centralach z falownikiem na działanie na mniejszych przepływach niż konwencjonalne VAV, zwłaszcza podczas niskiego obciążenia lub okresów nieużytkowania pomieszczeń.
• Przy minimalnych przepływach powietrza inne systemy VAV tworzą „martwe strefy” bez przepływu powietrza. Urządzenia indukcyjne VAV przezwyciężają ten problem poprzez utrzymywanie niemal stałego przepływu pow. do pomieszczenia co daje wystarczający przepływ konieczny do utrzymania komfortu.
Tryb podgrzewu
Ogólnie, systemy VAV mogą być zdławione tylko do 50-60% aby utrzymać komfort cieplny w trybie chłodzenia. To niestety dyktuje, że podgrzew musi wystąpić przy 50-60% Vmax. Taki podgrzew dużej ilości powietrza pierwotnego jest niewydajny energetycznie i kosztowny. Podgrzew w układach z indywidualnym VAV może wystąpić przy 20% Vmax, jest to bliskie minimalnej ilości powietrza świeżego zakładanej w budynkach.
Ten system może także wykorzystywać zyski ciepła od takich źródeł ciepła jak oświetlenie, itp. poprzez wstępne podgrzanie powietrza pierwotnego z powietrzem indukowanym. To pozwala na opóźnienie zadziałania pogrzewacza i redukuje koszty podgrzewu.
Cechy systemu z VAV indukcyjnymi
- Zakres dławienia od 100 do 20% bez konieczności specjalnego dyfuzora VAV lub towarzyszących wentylatorów
- Utrzymuje wystarczający przepływ pow. i komfort cieplny oraz eliminuje zrzuty z dyfuzora przy niskich parametrach
- Małe ciśnienia działania
- Wykorzystuje zyski ciepła w trybie podgrzewu
- Przekształca ciśnienie statyczne w pożyteczną energię indukcji
- Wykorzystuje niskie temperatury powietrza pierwotnego
- Stosuje standardowe, niezależne ciśnieniowe regulatory VAV kompatybilne z BMS
- Nie ma kosztów utrzymania z wyjątkiem przeglądu
- Eliminuje potrzebę niewielkiego podgrzewu lub ogrzewania poprzez promieniowanie
- Niski poziom głośności NC 24 do 35 (brak hałasów od wentylatorów)
- Zwarta, kompaktowa obudowa (max. wysokość 318 mm, max. długość 1700 mm)
- Wykorzystuje „darmowe chłodzenie” w szerokim zakresie temperatur powietrza zewnętrznego.
Działanie indukcyjnego urządzenia VAV

Urządzenia indukcyjne VAV są, jak nazwa wskazuje, urządzeniami VAV, które indukują powietrze z pomieszczenia lub ze stropu podwieszonego bez użycia towarzyszących wentylatorów i zmieszanie go z przygotowanym powietrzem centralnego systemu. Litery powyżej pokazują typową konfigurację urządzenia.
Powietrze pierwotne PRIMARY AIR (przygotowane w centrali) dopływa do urządzenia w punkcie (A). Unikalny projekt przepustnicy (B) jest empirycznie określony w laboratorium Barcol-Air B.V. i reguluje zarówno przepływ powietrza pierwotnego jak i tworzy podciśnienie na wejściu do komory indukcyjnej (C). To powoduje indukcję powietrza INDUCED AIR przez otwór indukcyjny (D) do komory indukcyjnej (C), gdzie jest mieszane z powietrzem pierwotnym. Strumień zmieszanego powietrza jest równomiernie przesyłany przez sekcję wylotową z wieloma wyjściami (E) z wbudowaną kratką wyrównującą.
Krzywe działania

Przepływ powietrza
Krzywa powietrza pierwotnego jest linią prostą, która obrazuje dławienie od 100% do 0%. Jest to taka sama krzywa jak dla urz. VAV bez indukcji (chociaż wskaźnik dławienia mniejszy niż 50% dla VAV i standardowego dyfuzora może powodować zrzuty powietrza).
Wskaźnik indukcji jest funkcją ciśnienia wlotowego, prędkości wlotowej i straty ciśnienia na wylocie. Krzywe działania pokazują, że wskaźnik indukcji jest tym większy im jest wyższe ciśnienie wlotowe a niższa prędkość wlotowa oraz straty ciśnienia na wylocie.
Krzywa pow. nawiewanego jest sumą przepływu powietrza pierwotnego i indukowanego i jest zawsze znacząco większa od przepływu pow. pierwotnego. Urządzenia indukcyjne VAV pozwalają na zdławienie do 20% przy zachowaniu komfortu cieplnego i bez koniecznego przepływu powietrza dla odczucia komfortu przez użytkownika.
Temperatura
Przepływ powietrza nawiewanego (Q3) jest sumą powietrza pierwotnego (Q1) i indukowanego (Q2). Temperatura powietrza nawiewanego (T3) może być obliczona na podstawie wskaźnika indukcji, temperatura powietrza pierwotnego (T1) i temperatura powietrza indukowanego (T2) przy zastosowaniu następujących wzorów:
T3 = T1 + T2 x (Ind - 1) / Ind = °C
Np. przy maksymalnym przepływie powietrza:
T1 = 12 °C
T2 = 24 °C
Wsk. ind. = 1,35
T3 = 12 + 24 x 0,35 / 1,35 = 15,1 °C
Przy minimalnym przepływie powietrza:
Wsk.ind. = 2,15
T3 = 12 + 24 x 1,15 / 2,15 = 18,4 °C
Kryteria doboru
Maksymalny przepływ powietrza pierwotnego jest określony przez wymaganą pojemność chłodniczą pomieszczenia i temperaturę powietrza pierwotnego. Minimalny przepływ powietrza pierwotnego zazwyczaj bazuje na minimalną ilości powietrza świeżego, aby zachować minimalne zużycie energii.
Generalnie spadek ciśnienia na wylocie może być określony między 20 a 60 Pa. Projektant może określić statyczne ciśnienie wlotowe bazujące na żądanym współ. indukcji aby utrzymać temperaturę powietrza nawiewanego powyżej pewnego minimum lub innej żądanej wartości. Aby utrzymać minimalne zużycie energii zachowując warunki komfortu cieplnego, zaleca się, od chwili wprowadzenia urządzenia do produkcji, ciśnienia wlotowe 150 do 250 Pa. Biorąc pod uwagę dzisiejsze urządzenia VAV, powyższe ciśnienie wlotowe może wydawać się cokolwiek za wysokie. Jednakże należy pamiętać, że wlotowe ciśnienie statyczne dla urządzenia indukcyjnych VAV uwzględnia stratę ciśnienia na wylocie do 50 Pa, podczas gdy dla porównania strata na wylocie urządzenia VAV musi być dodana do spadku ciśnienia na urządzeniu. Urządzenie VAV ze spadkiem ciśnienia 100 Pa i stratą ciśnienia na wylocie 50 Pa będzie potrzebowało do właściwej pracy minimum 150 Pa. Jest to zaledwie nieznacznie mniej niż dla urządzenia indukcyjnego VAV z ciśnieniem wlotowym 250 Pa i prawdopodobnie nie ma znaczenia przy wyborze wentylatora.
Małgorzata Gwizda
Invensys Building Systems Poland A/S
ul. Karmelkowa 28, 52-436 Wrocław
tel. +48 71 3643929, fax +48 71 3635225
e-mail: ibsp@ibsp.pl
internet: www.ibsp.pl
Opracowano na podstawie materiałów firmy Barcol-Air B.V. (Purmerend, Holandia) wchodzącej w skład międzynarodowego koncernu INVENSYS.
SYSTEMY VAV – część 1: VAV tradycyjne
SYSTEMY VAV – część 2: VAV indukcyjne
SYSTEMY VAV – część 3: VAV indukcyjne – obliczenia