Эта стратегия требует наличия датчиков подсчета людей и контроллеров, способных определить требуемое количество приточного воздуха, исходя из фактического числа присутствующих людей, и использовать полученные результаты в качестве соответствующих уставок регулирования.

Кроме того, необходим датчик, регистрирующий расход приточного воздуха, модулирующий приточный клапан и контроллер, поддерживающий расход воздуха на уровне текущего значения уставки.

Система управления, распознающая присутствие людей, «оценивает» этот факт и задает требуемый расход приточного воздуха. Факт присутствия оценивается нулем или проектным значением максимального количества присутствующих людей (рис. 5). На каждый час в рабочую зону подается количество воздуха, рассчитанное на проектное или нулевое значение.

Количество воздуха в случае присутствия людей соответствует варианту вентиляции без изменения режимов работы, а в отсутствие - снижается до уровня 100 м³/ч (60 cfm). Расчетный расход воздуха на каждый час используется в качестве уставки регулирования. Только два состояния присутствия могут быть определены, а значит два значения расхода воздуха используются в системе. В нашем примере при заданном профиле фактического присутствия средний расход приточного воздуха составляет 680 м³/ч (400 cfm).

Система управления с регулированием по часам или по командам центральной системы управления зданием осуществляет работу на основе дневного расписания исходя из планируемого количества присутствующих людей на каждый час. Если работа осуществляется консервативным образом - в расчете на максимальное количество присутствующих (рис. 6), то минимально требуемый расход свежего воздуха на каждый час принимается согласно дневному расписанию.

Необходимый расход на притоке (таблица 1) при этом может быть рассчитан и затем использован в качестве новой уставки на каждый час. Управление по расписанию (TOD) в этом примере дает среднее значение расхода приточного воздуха (таблица 1) равное 595 м³/ч (350 cfm).

Такая стратегия требует наличия программируемых часов и контроллера, способного рассчитывать уставки почасового расхода приточного воздуха по планируемому количеству присутствующих людей. Также требуется датчик, регистрирующий расход приточного воздуха, модулирующий приточный клапан и контроллер, способный поддерживать расход воздуха на уровне текущего значения уставки.

Некоторые проектировщики однозональных систем предпочитают оценивать текущее количество присутствующих в обслуживаемом объеме людей на основании значений концентрации CO₂ и расхода воздуха на притоке (регулируя его в соответствии с требуемым значением для количества фактически присутствующих людей). Это может быть осуществлено несколькими способами.

Оценка количества людей на основе измерений концентрации CO₂ предполагает использование датчика CO₂ в обслуживаемой зоне и в атмосферном воздухе, модулирующего приточного клапана и контроллера, обрабатывающего входные сигналы (путем решения дифференциального уравнения) для определения текущих требуемых значений уставки расхода приточного воздуха.

Детального описания этой стратегии регулирования здесь не приведено. Достаточно сказать, что если контроллер точно и быстро оценивает фактическое количество присутствующих людей, то эта оценка используется для определения необходимого расхода приточного воздуха. Результат будет идентичен стратегии «прямого подсчета количества людей».

Однако характеристики контроллера и возможности настройки системы, очевидно, приводят к определенным погрешностям. В результате возможны некоторые избыточность или недостаточность вентилирования обслуживаемого объема.

Стратегии динамического изменения режимов работы, основанные на измерении концентрации CO₂, регулируют расход приточного воздуха, не определяя его текущее необходимое значение. Измеряется и контролируется только один параметр - концентрация CO₂ (принятая за показатель интенсивности метаболических выделений).

Это позволяет варьировать расход приточного воздуха, при условии что он не падает ниже установленного минимального значения. Таким образом, управление DCV, основанное на измерении концентрации CO₂, - опосредованное управление расходом приточного воздуха, в то время как управление одного из компонентов IAQ производится непосредственно.

Стратегии управления DCV, основанные на измерении концентрации CO₂, широко использовались в прошлом в соответствии со стандартом 62.1 С некоторыми небольшими изменениями подобные стратегии могут быть использованы и теперь, соответствуя новому стандарту 62.1?2004.

До сих пор мы использовали оценки количества присутствующих людей для определения минимально необходимого количества приточного воздуха. Теперь рассмотрим три стратегии, использующие разницу концентрации CO₂ для регулирования расхода приточного воздуха инкрементным способом, непосредственно измеряя и контролируя CO₂. При этом обеспечивается расход воздуха не ниже минимально требуемого значения без его измерения и поддержания в соответствии с уставкой.

 

 

В примере с лекционной аудиторией принимаем количество присутствующих равным 30. При наличии 30 человек согласно стандарту 62.1?2004 требуется подача по крайней мере 475 м³/ч (280 cfm) приточного воздуха, что соответствует разнице концентраций CO₂ 1100 ppm (уравнение 1).

Делаем уставку разницы концентраций CO₂ равной 1100 ppm. Когда количество присутствующих превышает 30 человек (рис. 7), расход приточного воздуха, необходимый для поддержания разницы концентраций CO₂ на уровне 1100 ppm, несколько превышает минимально необходимый.

Когда присутствующих становится меньше 30 человек, расход приточного воздуха поддерживается на постоянном уровне, составляющем 475 м³/ч (280 cfm), что приводит к снижению разности концентраций CO₂. Такая стратегия характеризуется избыточным вентилированием лекционной аудитории (желтая зона) во всех случаях, когда количество присутствующих не равно в точности 30.

Очевидно, что экономия количества приточного воздуха зависит от выбора «логически приемлемого» усредненного значения числа присутствующих, используемого для определения уставки разницы концентраций CO₂ (а также зависит от профиля присутствия людей в обслуживаемой зоне).

При реальном профиле присутствия, использованном в нашем примере, «традиционная» стратегия характеризуется средним расходом за рассматриваемый отрезок времени равным 680 м³/ч (400 cfm).

Рассмотренная стратегия требует наличия датчика CO₂ внутри обслуживаемого объема, датчика CO₂ атмосферного воздуха (либо консервативной оценки концентрации CO₂ в атмосферном воздухе), а также наличие контроллера для инкрементного изменения положения клапана приточного воздуха в соответствии с изменяющейся разницей концентраций CO₂. Также требуется наличие модулирующего приточного клапана.

 

 

 

 

 

 

 

 

Стратегия требует наличия датчика CO₂ внутри обслуживаемого объема, датчика CO₂ атмосферного воздуха (либо консервативной оценки концентрации CO₂ в атмосферном воздухе). Также нужен контроллер для инкрементного изменения положения клапана приточного воздуха в соответствии с изменяющейся разницей концентраций CO₂. Также требуется наличие модулирующего приточного клапана.

Лишь незначительно отличается от предыдущей стратегия управления по количеству людей от минимального до максимального. Эта стратегия DCV также предусматривает регулирование количества свежего воздуха пропорционально фактическому значению разницы концентраций CO₂. Но установившиеся значения CO₂ определяются для минимального количества присутствующих людей и для его проектного значения. Приточный клапан управляется таким образом, чтобы обеспечивать подачу минимально требуемого количества свежего воздуха при некотором минимальном и проектном (максимальном) числе присутствующих. При изменении количества людей, контроллер регулирует, в соответствии с уравнением 7, положение приточного клапана прямо пропорционально измеряемой разнице концентраций CO₂.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В нашем примере лекционная аудитория требует 220 м³/ч (130 cfm) свежего воздуха для условно принимаемого минимального числа присутствующих (10 человек) и 935 м³/ч (550 cfm) при проектном количестве присутствующих (уравнения 4, 5 и 6). В соответствии с уравнением 1, разница концентраций CO₂ равна 780 ppm в случае присутствия 10 человек и 1250 ppm - при проектном количестве присутствующих.

Контроллер действует в соответствии с уравнением 9, определяя необходимый расход свежего воздуха. Вновь, сводя расчеты в таблицу и используя описанную ранее процедуру, строим графики (рис. 9). Расход свежего воздуха совпадает с требованиями стандарта 62.1 при наличии 10 человек и при проектном (максимальном) числе присутствующих, но превышает минимально требуемое значение расхода при всех других количествах людей.

Расход свежего воздуха - кривая желтого цвета, соответствующая разница концентраций CO₂ - синего. Область, закрашенная желтым цветом, отображает избыточный расход свежего воздуха, а область, закрашенная синим - снижение разницы концентраций CO₂ ниже минимально необходимого уровня. Сокращение расхода воздуха зависит от фактического профиля присутствия людей в обслуживаемой зоне.

В рассматриваемом примере (таблица 1) средний расход приточного воздуха составляет 550 м³/ч (325 cfm).

Стратегия требует наличия датчика CO₂ внутри обслуживаемого объема, датчика CO₂ атмосферного воздуха (либо консервативной оценки концентрации CO₂ в атмосферном воздухе). Необходим контроллер для инкрементного изменения положения клапана приточного воздуха в соответствии с изменяющейся разницей концентраций CO₂. Также нужен модулирующий приточный клапан.

При охлаждении в режиме экономайзера (естественное охлаждение), когда расход приточного воздуха превышает минимально требуемое значение, необходимо увеличивать вытяжку, чтобы избежать избыточного давления внутри здания.

При нагреве или механическом охлаждении, когда приток поддерживается на минимальном уровне, вытяжка, как правило, соответствует притоку - тогда внутри здания создается нейтральное или невысокое положительное давление.

Любые стратегии динамического изменения режимов должны обеспечивать также регулирование вытяжки для поддержания нужного давления. Как только расход приточного воздуха снижается, должен снижаться и расход воздуха на вытяжке.

Расход воздуха на притоке может динамически изменяться, но не ниже некоторого предела, который определяется суммой расходов местных вытяжных устройств и расходов воздуха на инфильтрацию/эксфильтрацию при заданном давлении внутри здания. Это приводит к снижению эффективности энергосбережения, обеспечиваемого системами DCV.

Стандарт 62.1-2004 устанавливает новые нормативы расхода свежего воздуха в зоне дыхания и вводит новую методику расчета проектных значений количества свежего воздуха на притоке (в большинстве случаев значительно ниже принятых ранее). Стандарт допускает динамическое изменение режимов работы вентиляции - когда текущие значения необходимого количества свежего воздуха на притоке определяются на основании реально складывающейся обстановки.

Использование любой из указанных стратегий динамического изменения режимов способствуют сокращению количества приточного воздуха (и потребляемой энергии), соответствуя при этом стандарту 62.1.

1. Stanke, D. 2004. «Single-zone and dedicated-OA systems.» ASHRAE Journal 46 (10): 12 2l.

2. Stanke, D. 2004. «Ventilation for changeover-bypass VAV systems.» ASHRAE Journal 46 (10): 22 32.

3. Stanke, D. 2005. «Single-path multiple-zone system design.» ASHRAE Journal 47 (l): 28 35.

4. Stanke, D. 2005. «Designing dual-path multiple-zone systems.» ASHRAE Journal 47 (5): 20 30.

5. Mumma, S.A., Ke, Y.P. 1997. «Using carbon dioxide measurements to determine occupancy for ventilation controls.» ASHRAE Transactions 103 (2): 365 374.

6. Taylor, S. 2006, «CO₂-based DC using 62.1-2004.» ASHRAE Journal 48 (5): 67 75.

7. ASHRAE. 2005. 62.1 User's Manual: ANSI/ASHRAE Standard 62.1 2004.

System Operation: Dynamic Reset Options»

источник: Журнал Мир климата: статьи о климатическом оборудовании Архив №43 В библиотеку проектировщика. Технологии DCV в системах вентиляции