Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Система отопления или кондиционирования воздуха
Heating or air conditioning system
Переменный объем воздуха (VAV) — это тип системы отопления, вентиляции и/или кондиционирования воздуха (ОВКВ). В отличие от систем с постоянным объемом воздуха (CAV), которые подают постоянный расход воздуха при переменной температуре, системы VAV изменяют расход воздуха при постоянной или переменной температуре. Преимущества систем VAV по сравнению с системами постоянного объема включают более точное поддержание температуры, снижение износа компрессора, уменьшение энергопотребления вентиляторами системы, снижение уровня шума вентиляторов и дополнительное пассивное осушение воздуха.
Variable air volume (VAV) is a type of heating, ventilating, and/or air conditioning (HVAC) system. Unlike constant air volume (CAV) systems, which supply a constant airflow at a variable temperature, VAV systems vary the airflow at a constant or varying temperature. The advantages of VAV systems over constant volume systems include more precise temperature control, reduced compressor wear, lower energy consumption by system fans, less fan noise, and additional passive dehumidification.
Технология коробки
Самая простая форма VAV-коробки – это конфигурация с одним воздуховодом, который подсоединяется к единственному каналу подачи воздуха, доставляющему обработанный воздух от установки обработки воздуха (AHU) в обслуживаемое помещение. CAV-коробка может работать только в пределах постоянного максимального значения или в выключенном состоянии. Часто VAV-коробки оснащаются системой догрева, использующей либо электрические, либо водяные нагревательные элементы.
The most simple form of a VAV box is the single duct terminal configuration, which is connected to a single supply air duct that delivers treated air from an air handling unit (AHU) to the space the box is serving. A CAV box can only operate between a constant, maximum value, or an “off” state. It is common for VAV boxes to include a form of reheat, either electric or hydronic heating coils.
Системы с несколькими зонами
Скорость воздушного потока вентилятора регулируется. Для одного воздухообрабатывающего аппарата VAV, обслуживающего несколько тепловых зон, необходимо изменять воздушный поток в каждой зоне. Терминальный блок VAV, часто называемый VAV-боксом, является устройством управления воздушным потоком на уровне зоны. По сути, это откалиброванная воздушная заслонка с автоматическим приводом. Терминальный блок VAV подключается к локальной или центральной системе управления. Ранее широко использовалось пневматическое управление, но электронные системы прямого цифрового управления особенно популярны для применений среднего и большого масштаба. Также распространено гибридное управление, например, с пневматическими приводами и цифровым сбором данных. Типичное коммерческое применение показано на схеме. Эта система VAV состоит из VAV-бокса, воздуховодов и четырех воздушных терминалов.
The air blower's flow rate is variable. For a single VAV air handler that serves multiple thermal zones, the flow rate to each zone must be varied as well. A VAV terminal unit, often called a VAV box, is the zone level flow control device. It is basically a calibrated air damper with an automatic actuator. The VAV terminal unit is connected to either a local or a central control system. Historically, pneumatic control was commonplace, but electronic direct digital control systems are popular especially for mid to large size applications. Hybrid control, for example having pneumatic actuators with digital data collection, is popular as well. A common commercial application is shown in the diagram. This VAV system consists of a VAV box, ductwork, and four air terminals.
Управление вентилятором для системы, не зависящей от давления
Контроль производительности вентилятора системы критически важен в системах VAV. Без надлежащего и оперативного регулирования расхода воздуха, воздуховоды системы или их герметизация могут быть легко повреждены из-за избыточного давления. В режиме охлаждения, когда температура в помещении достигает заданного значения, VAV-бокс закрывается, чтобы ограничить подачу холодного воздуха в помещение. По мере повышения температуры в помещении бокс открывается, чтобы снизить температуру. Вентилятор поддерживает постоянное статическое давление в нагнетательном воздуховоде, независимо от положения VAV-бокса. Следовательно, при закрытии бокса вентилятор замедляется или уменьшает объем воздуха, поступающего в подающий воздуховод. При открытии бокса вентилятор увеличивает скорость и позволяет большему потоку воздуха поступать в воздуховод, поддерживая постоянное статическое давление. Одной из задач систем VAV является обеспечение адекватного температурного контроля для нескольких зон с различными условиями окружающей среды, например, офиса на остекленном периметре здания по сравнению с внутренним офисом в глубине коридора. Системы с двумя воздуховодами подают холодный воздух по одному воздуховоду и теплый воздух по другому, чтобы обеспечить оптимальную температуру смешиваемого приточного воздуха для любой зоны. Однако дополнительный воздуховод является сложным и дорогостоящим решением. Повторный нагрев воздуха из одного воздуховода с использованием электрического или водяного нагревателя часто является более экономически выгодным вариантом.
Control of the system's fan capacity is critical in VAV systems. Without proper and rapid flow rate control, the system's ductwork, or its sealing, can easily be damaged by overpressurization. In the cooling mode of operation, as the temperature in the space is satisfied, a VAV box closes to limit the flow of cool air into the space. As the temperature increases in the space, the box opens to bring the temperature back down. The fan maintains a constant static pressure in the discharge duct regardless of the position of the VAV box. Therefore, as the box closes, the fan slows down or restricts the amount of air going into the supply duct. As the box opens, the fan speeds up and allows more air flow into the duct, maintaining a constant static pressure. One of the challenges for VAV systems is providing adequate temperature control for multiple zones with different environmental conditions, such as an office on the glass perimeter of a building vs. an interior office down the hall. Dual duct systems provide cool air in one duct and warm air in a second duct to provide an appropriate temperature of mixed supply air for any zone. An extra duct, however, is cumbersome and expensive. Reheating the air from a single duct, using electric or hot water heating, is often a more cost effective solution.
Применение нагрева - Контроль и энергетические вопросы
Традиционные системы VAV с догревом используют минимальные расходы воздуха в диапазоне от 30% до 50% от проектного расхода. Эти минимальные значения расхода выбраны для предотвращения риска недостаточной вентиляции и проблем с тепловым комфортом. Однако, опубликованных исследований, подтверждающих эффективность такого подхода, немного. Системы, работающие с более низкими минимальными диапазонами расходов воздуха (от 10% до 20% от проектного расхода), могут потреблять меньше энергии вентиляторов и догревательных катушек по сравнению с традиционными системами, и недавние исследования показали, что при этих более низких минимальных значениях все еще можно обеспечить тепловой комфорт и достаточную вентиляцию. Системы VAV с догревом, использующие более высокие минимальные расходы воздуха, обычно применяют стандартную последовательность управления "одиночным максимумом". В этой последовательности управления для проектных условий охлаждения задается одно значение максимального расхода воздуха для охлаждения. Расход воздуха для охлаждения постепенно снижается до минимального значения, где он поддерживается, пока температура в помещении не опустится ниже уставки температуры охлаждения. При достижении уставки нагрева активируется электрическая или водяная нагревательная катушка, которая постепенно увеличивает теплоотдачу до достижения максимальной мощности при проектной температуре нагрева. Исследования показали, что использование другой последовательности управления – "двойным максимумом" – может значительно снизить энергопотребление по сравнению со стандартной последовательностью управления "одиночным максимумом". Это достигается за счет использования последовательностью "двойной максимум" более низких минимальных расходов воздуха.
Traditional VAV reheat systems use minimum airflow rates of 30% to 50% the design airflow. These airflow minimums are selected to avoid the risk of under ventilation and thermal comfort issues. However, published research supporting the efficacy of this approach is scarce. Systems operating at lower minimum airflow ranges (10% to 20% of design airflow) stand to use less fan and reheat coil energy relative to a traditional system, and recent research has shown that thermal comfort and adequate ventilation can still be attained at these lower minimums. VAV reheat systems using the higher minimum airflow typically employ a conventional "single maximum" control sequence. Under this control sequence, a single cooling maximum airflow setpoint is selected for design cooling conditions. The cooling airflow is gradually lowered to the minimum airflow setpoint, where it remains as the space temperature lowers beyond the cooling temperature setpoint. When the heating setpoint is reached, the electric or hydronic heating coil is activated and gradually provides more heat until the maximum heating capacity is reached at the design heating temperature. Research has shown that using a different, "dual maximum" control sequence can save substantial amounts of energy relative to the conventional "single maximum" control sequence. This is accomplished due to the "dual maximum" sequence’s use of lower minimum airflow rates.