Regulatory VAV – zasady doboru

Funkcje, zastosowanie, układy regulacji, porady praktyczne

O regulatorach VAV napisano już wiele publikacji, natomiast obserwując rynek oraz powstające projekty z zastosowaniem tych urządzeń, wciąż można znaleźć wiele nieprawidłowych rozwiązań lub błędów wynikających z niepełnego zrozumienia funkcji, sposobu działania, ograniczeń czy wymagań odnośnie zastosowania tych elementów instalacji. Niniejszy artykuł jest próbą zebrania wszystkich zagadnień związanych z tymi urządzeniami, uporządkowania ich i stworzenia prostego, ale kompleksowego poradnika.

Zakres regulacji, dokładność regulacji

Jak projektanci dobierają regulatory…

Obserwując proces projektowania systemów VAV, zauważyłem, że niektórzy projektanci rozpoczynają dobór regulatora od zdefiniowania jego typu: prostokątny czy okrągły, kierując się wyłącznie kształtem przewodu, na jakim ma być zamontowany, natomiast decyzje o wielkości urządzenia podejmują na podstawie wartości hałasu, jaki generuje on przy projektowym przepływie maksymalnym V.proj.max, oczywiście przy założeniu, że V.proj.max < V.u.nom. Takie postępowanie bez uwzględnienia innych czynników rzutujących na poprawne działanie regulatora może doprowadzić do poważnych problemów na dalszym etapie projektowym lub odbiorowym instalacji.
Przede wszystkim, próba minimalizowania hałasu za urządzeniem przez wybór jednostki „oczko” większej automatycznie spowoduje obniżenie dokładności regulacji oraz podwyższenie dolnego progu pracy V.u.min.
Największa dokładność regulacji występuje dla przepływu nominalnego V.u.nom i spada w miarę obniżania wydatku.
Załóżmy, że potrzebujemy nawiać maksymalnie ok. 250 m3/h powietrza i rozpatrujemy dwie wielkości regulatora firmy TROX typu „TVR-Easy” tj. DN100 o zakresie pracy 36-360 m3/h oraz DN160 o zakresie 90-900 m3/h (rys. 1). Decydując się na urządzenie o wielkości DN100 uzyskamy dokładność regulacji w punkcie pracy wynoszącą ok. ±7 %, natomiast dla urządzenia o średnicy DN160 będzie to już ok. ±12 %.

Jak widać, wybierając przewymiarowany regulator powodujemy spadek precyzji jego działania, szczególnie odczuwalny w pracy z małymi przepływami

W skrajnych przypadkach sytuacja ta może doprowadzić do problemów w trakcie odbiorów, gdy mimo zastosowanych urządzeń VAV nie jesteśmy w stanie uzyskać wydatków obliczeniowych w instalacji.
Decyzja o wyborze większego z typoszeregu regulatora również pociąga za sobą podwyższenie wielkości minimalnego przepływu urządzenia V.u.min. Jest to niedogodność, która może być odczuwalna, gdy urządzenie ma w znaczny sposób ograniczyć wydatek np. w czasie nocnym lub wyłączenia danego pomieszczenia z użytkowania. Jeżeli projektowany przepływ minimalny V.proj.min będzie większy od dostępnego w regulatorze V.u.min to układ wentylacji będzie niepotrzebnie marnował energię, dostarczając ilość powietrza powyżej wartości zakładanej, a to z pewnością nie jest naszym celem.

Właściwy dobór regulatora

Czym więc kierować się w doborze regulatora, aby uzyskać właściwy efekt w postaci optymalnych warunków pracy i jakości regulacji?

Przede wszystkim należy starać się dobierać urządzenie, którego wydatek nominalny V.u.nom jest zbliżony do maksymalnej wartości projektowanej V.proj.max. Zaleca się, aby stosunek wartości V.proj.max/V.u.nom wydatków wynosił około 0,6 do 0,8. 

Hałas występujący za regulatorem… 

…jest zjawiskiem normalnym i w zasadzie nieuniknionym, dlatego tłumik za regulatorem jest elementem zalecanym lub nawet obowiązkowym w większości przypadków.
Firma TROX produkuje tłumiki prostokątne typu TX (rys. 2) lub TS oraz okrągłe typu CS, CA, CF dedykowane do regulatorów, które wielkością króćców odpowiadają produkowanym wielkościom regulatorów. Innym rozwiązaniem, po jakie może sięgnąć projektant, próbując rozwiązać problem hałasu, to wybór urządzenia ze zintegrowanym tłumieniem np. typu TVA/TVZ lub TA-Silenzio/TZ-Silenzio.
Regulatory typu Silenzio (rys. 3) przeznaczone są do instalacji o małych prędkościach przepływu, a dzięki specjalnemu rozwiązaniu układu pomiarowego mogą być instalowane bezpośrednio za elementami zakłócającymi przepływ jak trójniki czy kolana, bez wymaganych odcinków prostych.
Hałas od regulatora generowany jest zarówno do kanału, jak i na zewnątrz – przez obudowę. Do wytłumienia hałasu przez obudowę służą okładziny akustyczne zamawiane jako wyposażenie dodatkowe regulatora. Izolacja akustyczna regulatorów TROX oznaczona jest literą D umieszczoną w kodzie po symbolu typu regulatora np. TVR-D, TVJ-D, TVT-D (rys. 4).
Przy okazji omawiania zagadnień akustycznych warto zwrócić uwagę, że wielkość generowanego hałasu zależy również od straty ciśnienia, jaka występuje w trakcie przepływu na regulatorze pracującym w instalacji. Uwaga! Nie należy tu mylić dwóch wartości, czyli minimalnej straty ciśnienia wymaganej dla poprawnej pracy urządzenia oznaczanej jako ∆p g.min., z wartością straty ciśnienia, jaką w warunkach roboczych będzie musiał zdławić regulator, stanowiącej nadwyżkę ciśnienia dyspozycyjnego.
Z reguły najwyższa nadwyżka ciśnienia dyspozycyjnego występuje na pierwszych regulatorach za centralą wentylacyjną, ale znaczące wartości mogą pojawić się również na końcówkach instalacji, gdy przepływ powietrza w systemie (a wraz z nim opory przepływu) zostaje zredukowany do minimum i ciśnienie dyspozycyjne za centralą „przenosi się” na końcówki. W doborze zaprojektowanej i wyregulowanej instalacji o średniej wielkości, z centralą wentylacyjną o zmiennych obrotach silników wentylatorów, przyjęcie wielkości ok. 150 Pa do obliczeń akustycznych regulatora powinno stanowić optymalne przybliżenie.

Program doboru Easy Product Finder

Z pomocą w określeniu hałasu od regulatorów spieszy program doboru Easy Product Finder, w którym dla danego regulatora i ustalonej wielkości przepływu możemy sprawdzić hałas przy dowolnie wybranej stracie ciśnienia ∆p (rys. 5). W tym miejscu uczulam czytelników na każdorazowe sprawdzenie, czy wyniki hałasu podawane w katalogu producenta lub generowane w programie doboru odpowiadają zakładanej przez nas maksymalnej roboczej stracie ciśnienia, jaka może odłożyć się na regulatorze oraz czy wynik prezentowany jest jako moc akustyczna LwA [dB(A)] czy też poziom ciśnienia akustycznego LpA [dB(A)]. Jeśli jest to poziom ciśnienia akustycznego LpA to niezbędne będzie podanie zakładanej wartości tłumienia od wartości LwA lub pełnych warunków akustycznych, w jakich dokonane zostało przeliczenie wartości LwA na LpA, łącznie z własnościami akustycznymi pomieszczenia i odległością od źródła hałasu.

Rozszerzenie zakresu pracy regulatora?

Sprawę projektowanego wydatku maksymalnego i wydatku nominalnego urządzenia omówiliśmy, jednak nie zawsze zakres pracy regulatora, czyli wydatek minimalny urządzenia będzie wystarczająco mały, aby sprostać założeniom projektowym.
Jak więc można rozszerzyć zakres pracy regulatora? Z racji pełnej symetrii przepływu (liniowej i punktowej) regulatory okrągłe będą charakteryzować się szerszym przedziałem regulacji (około 10:1) w stosunku do urządzeń prostokątnych (około 5:1). Regulatory TROX typu TVR zapewniają zakres regulacji w przedziale 10:1. np. regulator TVR-Easy 160 pracuje w zakresie 900 m3/h do 90 m3/h , analogicznie prostokątny TVJ-Easy 300×100 o podobnym wydatku maksymalnym 972 m3/h do 198 m3/h. Sięgając po regulator okrągły, zawsze będziemy mieli większy komfort w doborze jednostki pod względem zakresu jego działania (V.u.min – V.u.max) w porównaniu do urządzenia prostokątnego.

Na koniec warto przypomnieć, że mając dobrany regulator pozostaje kwestia ustawienia wartości minimalnej V.min i maksymalnej V.max. przepływu powietrza, odpowiadającego wartościom projektowym. W celu uproszczenia czynności rozruchowych, a także z myślą o możliwości późniejszej zmiany nastaw przez użytkownika (np. zmiana aranżacji pomieszczenia) firma TROX produkuje regulatory wyposażone w automatykę o nazwie „Easy”, w której do dokonania lub zmiany nastawy wystarczy zwykły śrubokręt. Na regulatorze odnajdziemy dwa czytelnie opisane pokrętła, oddzielnie do wartości maksymalnej i minimalnej (rys. 6). Alternatywnym sposobem wprowadzania i zmiany nastaw regulatorów jest programowanie za pomocą zewnętrznego urządzenia elektronicznego.

W następnym artykule poruszymy zagadnienia poprawnej zabudowy regulatorów VAV, doboru urządzeń w przypadku powietrza lub środowiska zanieczyszczonego oraz zaprezentujemy instalacyjne układy regulacyjne w zależności od funkcji, jaką mogą pełnić regulatory VAV.

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 1/2018 12/2017 4/2017