Ewolucja branży HVAC nabiera tempa

Wykorzystanie pełni możliwości automatyki przemysłowej dla HVAC wymaga jednak dogłębnej zmiany sposobu w jaki planujemy i konstruujemy systemy wentylacyjne, a także implementacji platformy łączącej wszystkie elementy systemu wentylacyjnego w całość.

W tym artykule postaramy się przedstawić najciekawsze rozwiązania i najważniejsze zagadnienia z tego zakresu, dostępne na polskim rynku.

VAV - Najwyższa jakość komfortu wewnętrznego

System VAV to rodzaj systemu wentylacyjnego w którym wydatek powietrza jest stale dostosowywany do zapotrzebowania. Główną zaletą tego rozwiązania jest możliwość stworzenia idealnego komfortu wewnętrznego pomieszczeń przy zachowaniu nieosiągalnej w klasycznych systemach efektywności energetycznej i praktycznie nieograniczone opcje dostosowania funkcjonalności do wymagań konkretnego projektu.

Największym ograniczeniem tradycyjnych systemów wentylacyjnych CAV jest praca ze stałym wydatkiem strumienia powietrza obliczanego na podstawie maksymalnego zysku ciepła w danym pomieszczeniu. Utrzymanie stałego strumienia przy zmiennym obciążeniu jest osiągane poprzez wzrost obrotów wentylatorów, chłodnic lub nagrzewnic w centralach wentylacyjnych i urządzeniach strefowych. System zawsze pracuje ze stałym wydatkiem zbliżonym do maksymalnych możliwości, co generuje wysokie zużycie energii i ciągłe odchylenia temperatury od zaprogramowanego ustawienia.

Głównym założeniem sprawiającym że systemy VAV są tak efektywne jest praca ze zmiennym, wydatkiem strumienia powietrza, regulowanym w oparciu o dane zbierane w czasie rzeczywistym z czujników. Zmiana wielkości przepływu powietrza odbywa się za pośrednictwem regulatorów, przepustnic i elementów dystrybucji powietrza wyposażonych w siłowniki. Zmiennowydatkowa charakterystyka systemu wymusza również płynne sterowanie obrotami wentylatorów. Optymalizacja strumienia powietrza nawiewanego, pozwala znacznie obniżyć zużycie energii potrzebnej do jego ogrzania i schłodzenia, pobór mocy przez wentylatory i zwiększenie żywotności komponentów (przez większość czasu system pracuje przy częściowym obciążeniu).

Jednym z najbardziej kompleksowych rozwiązań VAV dostępnych na polskim rynku jest Lindab Pascal. Kluczowym elementem systemu jest skrzynka MBBV, która pozwala na bieżącą regulację nawiewników do optymalnego przepływu. Zastosowanie przepustnicy stożkowej pozwala na pokonanie oporów równych nawet 200 Pa przy zachowaniu niskiego poziomu hałasu. Eliminuje to konieczność stosowania dodatkowych regulatorów pomiędzy wentylatorem a skrzynką MBBV.

Lindab Pascal posiada funkcję optymalizacji prędkości zarówno wentylatorów nawiewnych, jak i wyciągowych. Ciekawym rozwiązaniem jest również zautomatyzowany system zarządzania wszystkimi przepustnicami w danej strefie, który dostarcza powietrze zgodne z aktualnym zapotrzebowaniem bez wytwarzania nadmiernego ciśnienia.

Czujniki - optymalizacja klimatu na podstawie bieżących danych

Podstawowym elementem umożliwiającym działanie energooszczędnych systemów HVAC jest rozbudowana sieć precyzyjnych czujników, między innymi:

• prędkości i przepływu powietrza,
• temperatury,
• wilgotności,
• ciśnienia,
• jakości powietrza,
• nasłonecznienia,
• dwutlenku węgla.

Każdy mechaniczny czujnik wprowadzony do wnętrza kanału wentylacyjnego, może jednak być źródłem nieszczelności, powoduje zakłócenia w przepływie powietrza i gromadzi kurz obniżający efektywność pomiaru. Zagwarantowanie wysokiej dokładności pomiarów przy użyciu klasycznych narzędzi wymaga więc stałej i kosztownej konserwacji. Dodatkowo tradycyjne czujniki nie nadają się do montażu w układach o zmiennym wydatku z powodu braku dokładności przy niskim przepływie powietrza.

Rozwiązaniem wszystkich powyższych problemów jest przełomowe urządzenie opracowane, opatentowane i wprowadzone na polski rynek na początku 2017 roku przez firmę Lindab. Lindab UltraLink wykorzystuje dwa sensory ultradźwiękowe do wykonywania niezwykle precyzyjnych pomiarów pełnego przepływu i temperatury powietrza w kanale wentylacyjnym (nawet w przypadku wydatków wynoszących jedynie 0,5 m/s). Jednostka jest standardowo wyposażona w 2 przyłącza do rury zwijanej z podwójną uszczelką gwarantującą prosty montaż i szczelne połączenie. Możliwość pełnej integracji z BMS, wszechstronne możliwości i wysoka dokładność sprawiają, że produkt jest idealnym rozwiązaniem do optymalizacji systemów VAV.

Główne zalety Lindab UltraLink:

• precyzyjny pomiar pełnego przepływu, również w przypadku przepływów wynoszących jedynie 0,5 m/s z dokładnością do ±5%.,
• wyświetlane dane są mierzone i odświeżane w czasie rzeczywistym,
• możliwość integracji z systemem zarządzania budynkiem (BMS),
• wymaga minimalnej konserwacji co pozwala oszczędzić czas i obniżyć koszty,
• możliwość instalacji bez wyświetlacza,
• precyzyjnie pomiary objętości (m³/h), przepływu (l/s), prędkości przepływu powietrza (m/s), a także temperatury powietrza (°C) bezpośrednio na wyświetlaczu.

Szczelność - kluczowy parametr w budownictwie energooszczędnym

Efektywność wszystkich powyższych technologii w dużym stopniu oparta jest na wysokiej szczelności systemu wentylacyjnego i konstrukcji budynku (np.: okna). Spadki ciśnienia w rurach wentylacyjnych bezpośrednio przekładają się na wzrost kosztów utrzymania instalacji. Aby pokonać zwiększony opór, w celu utrzymania założonego strumienia przepływu, wentylatory muszą pracować z większą mocą niż jest to konieczne.

W Polsce najpopularniejszym rozwiązaniem jest wciąż wykorzystanie bezuszczelkowych systemów wentylacyjnych uszczelnianych ręcznie podczas montażu elementów. Pozwala to ograniczyć koszt inwestycji o około 25% w stosunku do elementów z fabrycznie montowanymi uszczelkami, jednak negatywnie wpływa na jakość klimatu wewnętrznego oraz zużycie energii.

Pomimo nieco wyższych kosztów inwestycji, w długim okresie wykorzystanie systemu o podniesionej klasie szczelności jest znacznie bardzie ekonomiczne. Wśród wielu korzyści wynikających z inwestycji w uszczelkowy system wentylacyjny znajdują się między innymi:

• zwiększenie efektywności energetycznej budynku poprzez eliminację spadków ciśnienia (szacunkowo różnica zużyciu energii w pomiędzy systemami w klasie A i D wynosi do 30%),
• maksymalizują efektywność wymienników ciepła,
• eliminacja szczelin przez które zanieczyszczone powietrze może się dostać do strumienia powietrza nawiewanego,
• łatwiejsze balansowanie systemu i przewidywalna praca,
• niski hałas,
• łatwiejszy i znacznie bardziej precyzyjny montaż.