VAV-система – энергосберегающая система вентиляции

VAV-система – это энергосберегающая система вентиляции, позволяющая экономить энергию без снижения уровня комфорта. 

Вы можете плавно менять подачу воздуха в каждой зоне или полностью отключать вентиляцию там, где она не нужна.

Дополнительное преимущество — уменьшение уровня шума в ночное время, когда воздух подается только в спальни и скорость вентилятора снижена.

Управление расходом воздуха выполняется с пульта или через веб-интерфейс – вы можете протестировать его возможность прямо сейчас на виртуальной вентустановке►

Также возможно автоматическое управление расходом воздуха по сценариям или датчикам СО₂. Всего в системе может быть до 20 зон с индивидуальным управлением, для удобства каждой зоне можно назначить свою иконку из набора.

Далее мы подробно расскажем о том, что такое VAV-система и как она работает, а также о том, как создать VAV-систему на базе оборудования Breezart и JetLogic.

Зачем нужны VAV-системы

Чтобы понять, зачем понадобилось создавать VAV-системы, рассмотрим работу традиционной системы вентиляции в коттедже площадью 200—250 м². Для жилого помещения такой площади требуется расход воздуха около 1000 м³/ч. Зимой для нагрева приточного воздуха до комфортной температуры потребуется около 14 кВт•ч. 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. Однако управлять такой системой будет практически невозможно, ведь одновременно с закрытием части клапанов придется снижать производительность системы вентиляции на строго определенную величину, чтобы расход воздуха в остальных помещениях оставался неизменным. VAV-системы или системы с переменным расходом воздуха (Variable Air Volume) как раз и предназначены для того, чтобы делать это в автоматическом режиме.

Насколько эффективно VAV-системы позволяют экономить энергию? Если в нашем примере вместо обычной системы вентиляции будет установлена простейшая VAV-система, которая позволяет раздельно включать и отключать подачу воздуха в спальни и остальные помещения, то в ночном режиме, когда воздух подается только в спальни, расход воздуха будет составлять около 250 м³/ч (из расчета по 125 м³/ч на две спальни площадью по 20 м²), а потребление энергии — около 3,5 кВт•ч, то есть в 4 раза меньше, чем потребляет традиционная система вентиляции. Уже на этом простом примере виден уровень достигаемой энергосбережения.

VAV-система или рекуператор?

Какие преимущества получает пользователь VAV-системы?

Итак, основным преимуществом VAV-систем является существенная экономия энергии, особенно актуальная для вентиляционных систем с электрическим калорифером: у пользователей появляется возможность включать и отключать вентиляцию в любой комнате так же, как включает и выключает свет. А применение клапанов с пропорциональными электроприводами сделает управление еще более удобным, позволив пользователям плавно регулировать объем подаваемого воздуха. Можно также изменять объем воздуха по сигналу от датчика присутствия (аналог системы «Умный глаз», используемой в бытовых сплит-системах), датчиков температуры, влажности, концентрации CO2 и других — это позволит автоматизировать управление энергосбережением.

Если же блоки автоматики, которые управляют электроприводами воздушных клапанов, соединить единой шиной управления, то появится возможность централизованного сценарного управления всей системой. 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.
• Проветривание (используется при длительном отсутствии людей). В каждое помещение подается минимальное количество воздуха — это позволяет избежать появления неприятных запахов и духоты, которые могут создать дискомфорт при возвращении людей.

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 использоваться электронно-коммутируемый (инверторный) вентилятор, который позволяет плавно изменять скорость вращения вентилятора.
• Воздухораспределительная камера, в которой поддерживается постоянное (заданное) давление. К этой камере подключаются воздуховоды от всех обслуживаемых помещений. Можно обойтись и без нее, измеряя давление непосредственно в канале воздуховода.
• 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, 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 части VAV-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-системы до 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-системы считают не количество обслуживаемых помещений, а количество зон (в каждой зоне может быть одно или несколько однотипных помещений).

Небольшая видеопрезентация поможет понять, как работает VAV-система:

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 сети VAV-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-клапаны с 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.

Мы разобрались с тем, как конфигурировать простые воздухопроводные сети VAV-систем. Более сложный вариант системы, используемый в многоэтажных зданиях, мы рассмотрим в конце статьи.

VAV-системы на основе вентустановок Breezart

Выше мы рассмотрели принцип работы и особенности проектирования VAV-систем. Теперь мы расскажем о реализации VAV-системы на базе оборудования Breezart и модулях JetLogic JL208. Для создания VAV-систем можно использовать все приточные и приточно-вытяжные установки Breezart в стандартной конфигурации (то есть при заказе можно не указывать, что вентиляционная установка будет использована для построения VAV-системы).

Для создания VAV-системы на базе JL208 потребуются следующее оборудование:

• Модуль JL208DP, который содержит блок питания, датчик давления и блок на 4 зоны. В комплекте трубка для измерения давления и адаптер для подключения к воздуховоду.
• Модули JL208, если количество зон VAV-системы больше 4-х (один модуль обслуживает до 4-х зон)

VAV зоны могут иметь различные типы управления:

• Управление через пульт: расход воздуха в каждой зоне задается вручную с пульта или автоматически по таймерам.
• Смешанное управление: для каждой зоны дополнительно используется локальный регулятор, расход воздуха можно задавать по месту или централизовано, как в первом варианте.
• Управление по СО₂: в этом случае используются датчики СО₂, расход воздуха регулируется автоматически для поддержания заданной концентрации углекислого газа.

Тип каждой зоны можно выбирать независимо друг от друга, таким образом VAV-система может содержать зоны с разным типом управления.

Для управления VAV-системой используется штатный пульт TPD-283U-H, который может обслуживать до 20 зон. Пульт позволяет выполнять полную настройку VAV системы. Далее мы рассмотрим пример VAV-системы с разными типами зон.

Приведенная в этом примере система вентиляции демонстрирует различные варианты управления:

• № 1. К узлу зоны 1 модуля JL208DP не подключен регулятор или датчик. Управление производится только с пульта по шине Modbus. Такой вариант можно использоваться в офисе, где вентиляция включается по таймеру в рабочее время.
• № 2. К узлу зоны 2 подключен регулятор JLC101, управление может производиться как централизованно, так и локально. Переключение между ручным и автоматическим режимами работы производится с пульта или по таймеру.
• № 3. В этом помещении установлен датчик СО₂. Расход воздуха регулируется автоматически для поддержания заданного с пульта значения концентрации углекислого газа.
• № 4-1, 4-2 и 4-3. На иллюстрации показан возможный вариант использования одного клапана для централизованного обслуживания нескольких помещений.

Управлять VAV системой Breezart можно удаленно через интернет с помощью веб-интерфейса.

Адаптивная VAV-система для многоэтажных зданий

Простые VAV-системы эффективно работают в квартирах, небольших офисах и малоэтажных загородных домах. Однако в многоэтажном здании высокая протяженность воздухопроводной сети затрудняет поддержание постоянного давления на всех этажах. На таких объектах применяется адаптивная VAV система с промежуточными клапанами.

Адаптивная VAV система предназначена для обслуживания многоэтажных зданий, например, бизнес центров, где на каждом этаже расположены одна или несколько организаций с индивидуальными графиками работы и потребностями в вентиляции. Общее количество VAV зон в такой системе практически неограниченно.

Описание элементов адаптивной системы вентиляции:

• Приточная установка (или группа установок) обслуживает все здание. Скорость вентилятора регулируется автоматически и поддерживается на минимально необходимом уровне для обеспечения требуемого расхода воздуха в каждом обслуживаемом помещении.
• На каждом этаже установлены клапаны, поддерживающие заданное давление. Величина давления определяется конфигурацией воздухопроводной сети и рассчитывается при проектировании системы.
• Далее, после этажного клапана, устанавливается автономная VAV система со своим пультом управления. Пульт позволяет управлять расходом воздуха в каждом помещении по сценариям, в ручном режиме, либо по датчикам CO2. При необходимости возможно объединение нескольких этажей для управления расходом воздуха в их помещениях с одного пульта.
• Приточная установка может также управлять вытяжной установкой с поддержанием заданного баланса приток-вытяжка.

Такая система обеспечивает минимальный расход энергии за счет подачи воздуха только в те помещения здания, где в настоящий момент требуется вентиляция. При этом объем воздуха, подаваемого в каждое помещение, можно гибко регулировать в зависимости от количества находящихся там людей, графика работы различных организаций и других параметров.

Проектирование энергосберегающих систем

На базе оборудования Breezart и модулей автоматики JetLogic возможно создание энергосберегающих систем вентиляции для любых помещений: квартир, коттеджей, офисов и административных зданий. Дополнительно снизить затраты на нагрев воздуха можно с помощью VAV-совместимых приточно-вытяжных установок с рекуператором.

За дополнительной информацией и помощью в проектировании, настройке или пуско-наладке энергосберегающих вентиляционных систем обращайтесь к нашим Дилерам.

Документация и калькулятор для подбора оборудования

Состав базового оборудования VAV-системы с учетом типа управления расходом можно подобрать с помощью Калькулятора.

Документация для VAV систем:

• Схемы подключения оборудования. Подключение вентустановки, датчика давления и модулей JL208.
• Инструкция пользователя для пульта JLV135. Описание сценариев для автоматического изменения расхода воздуха в каждой зоне.
• Инструкция по настройке VAV-системы c JLV135. Инструкции по настройки смонтированной VAV-системы с пультом JLV135.
• Инструкция по настройке VAV-системы c TPD. Инструкции по настройки VAV-системы с устаревшим пультом TPD-283U-H.

Сервисная служба Breezart выполняет сборку и настройку VAV-систем (на стенде), а также их пуско-наладку по Москве и области.