Gewöhnlich steuert der Gebäudetechniker oder das Wartungspersonal die Temperaturbegrenzungen im Programm. Dadurch wird verhindert, dass die Bewohner den Thermostat über bestimmte Einstellungen laufen lassen, die unangemessen sind und möglicherweise das HLK-System überlasten. Schließlich liegen diese begrenzten Sollwerte in der Regel innerhalb vernünftiger Bereiche für den Komfortfaktor der meisten Menschen.
Typischer Betriebsablauf für eine VAV-Box – Heiz- und Kühlbetrieb ohne Ventilator
Betriebsablauf im Heizbetrieb (ohne Ventilator)
- Bei Heizanforderung durch den Thermostat wird ein Signal an den DDC-Regler gesendet.
- Der DDC-Regler (an der VAV-Box) sendet eine Antwort an den Klappenantrieb. Die VAV-Klappe dreht sich in eine minimale Position und reduziert den Luftstrom.
- Der DDC-Regler sendet auch ein Signal an einen Stellantrieb, der den Warmwasserfluss zum Warmwasserregister steuert.
- Basierend auf allen Variablen wie Temperatur und Luftstrom, sendet der DDC-Regler ein analoges Signal an den Klappenstellantrieb und moduliert die Klappe, bis eine gewünschte Position durch Eingaben in den DDC-Regler bestimmt wird. Eingänge sind CFMs, Thermostattemperatur und -sollwert sowie die Zulufttemperatur (SAT). Ein SAT-Temperatursensor befindet sich im Sekundärkanal nach dem Strömungsring. Ein nicht abgestimmter Regler (PID) moduliert unregelmäßig.
- Wenn der Thermostat erfüllt ist, nimmt die Box den normalen Betrieb auf der Grundlage der bestmöglichen Bedingungen zur Deckung des Bedarfs wieder auf. Der Stellantrieb des Warmwasserventils schließt das Ventil.
In der DDC gibt es verschiedene Arten der Regelung. Siehe den Link oben, um die verschiedenen Arten der Regelung zu verstehen. z.B. kann ein Warmwasserventil-Stellantrieb ein Zweipunkt-Stellantrieb oder ein modulierender Stellantrieb sein. Der Zweipunkt-Stellantrieb spricht mit einer einfachen statischen Spannung von 24 Volt an. Der modulierende Stellantrieb hingegen hat verschiedene Arten der Ansprechsteuerung. Es können Milliampere oder ein Null- bis Zehn-Gleichspannungssignal sein. Wie man sich denken kann, bietet der modulierende Stellantrieb eine bessere Leistung und mehr Optionen, ist aber auch der teurere Stellantriebstyp.
Betriebsablauf im Kühlbetrieb (ohne Ventilator)
- Bei einem Kühlbedarf sendet der Thermostat ein Signal an die DDC-Regelung der VAV-Box.
- Die VAV-Klappe wird auf eine maximale Position moduliert, wodurch der konditionierte Luftstrom aus dem VAV-Luftbehandlungsgerät erhöht wird.
- Wie beim Heizen werden alle Variablen berücksichtigt. Wenn die Temperatur für die Last unzureichend ist, sendet der DDC-Regler für die VAV-Box ein Signal an den DDC-Regler für den VAV-Lufthandler. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um ein Nörgelsignal. Es fordert den DDC-Regler für den Air Handler auf, den Temperatursollwert für die im Primärkanal gelieferte Zuluft zu reduzieren. Wenn einige grundlegende Parameter erfüllt sind, wird der DDC-Regler für den VAV-Luftregler den Sollwert reduzieren und den Boxen kältere Luft zuführen. Das hilft, den Bedarf zu decken und gleichzeitig die mechanische Kühlung zu minimieren. Das spart Energie und senkt die Betriebskosten.
- Wenn der Sollwert des Thermostats erfüllt ist, nimmt die Box ihren normalen Betrieb wieder auf und hört auf, den VAV-Lüftungsregler zu nerven.
Die gesamte Regelsequenz ist darauf ausgerichtet, die Effizienz zu maximieren, die Komfortparameter für die Bewohner zu erfüllen und den Energieverbrauch zu senken. Willkommen im Zeitalter der Computersteuerung und Algorithmen.
VAV-Lüftungsgeräte | Wie VAV-Boxen funktionieren
Strömungsring in einer VAV-Box – Wie funktionieren VAV-Boxen?
Die Luft, die einer VAV-Box zugeführt wird, kommt von einem großen Lüftungsgerät und einem zentralen Kanalnetz. Daher muss die Lüftungsanlage in der Lage sein, die Variable Air Volume Boxen mit einer variablen Luftmenge zu versorgen. Die Klappen im System mit variabler Luftmenge werden auf verschiedene Positionen moduliert. Die Positionen schwanken je nach Drucksollwertanforderungen und Bedarf. Wenn sich die Box im Kühlmodus befindet, wird die Klappe auf eine fast vollständig geöffnete Position moduliert, da für die Klimatisierung oder Kühlung ein größerer Luftstrom erforderlich ist. Im Heizbetrieb wird weniger Luftstrom benötigt, so dass die Klappe auf eine minimale Position moduliert wird.
Das Gebläse der Lüftungsanlage muss modulieren, um den Luftstrom je nach Bedarf zu variieren. Typische Variable Air Volume Boxen haben einen Strömungssensor im Inneren, um den Luftstrom zu messen. Die Luftstrom- und Temperaturvariablen steuern die Klappenposition basierend auf den Temperaturanforderungen und den C.F.M.-Anforderungen. Ein weiterer Luftdrucksensor im Hauptkanal, der dem System Luft zuführt, misst den Druck innerhalb des Kanals. Es gibt einen Drucksollwert innerhalb des Steuerprogramms für den Air-Handler. Die Steuerung der Lüftungsanlage regelt das Gebläse in Abhängigkeit vom Kanaldruck hoch und runter.
Energieeffizienz | Wie VAV-Boxen funktionieren
Große Fortschritte wurden in den letzten Jahrzehnten durch Direct Digital Controls oder DDC gemacht. Das sind Computersteuerungen, die nachträglich in das HLK-System eingebaut werden. Regler mit Mikroprozessoren sind über ein Netzwerk miteinander verbunden. Die Regler können eigenständig arbeiten, aber die meisten sind untereinander, mit einem Masterregler und eventuell mit einem Server vernetzt. Der Server ermöglicht die Überwachung und Steuerung der gesamten HLK-Anlage. Darüber hinaus kann DDC auch in die Gebäudesicherheits- und Beleuchtungssysteme integriert werden, um zusätzliche Vorteile zu erzielen.
Ein VAV-Lüftungsgerät, das mehrere VAV-Boxen mit Luft und Kühlung versorgt, kann mit DDC präzise gesteuert werden, um Energie zu sparen. Von der Regelung des Kühlsollwerts bis hin zur Steuerung des Luftstroms haben sich DDC-Systeme gegenüber den älteren Methoden, die typischerweise pneumatische Regelungen waren, als sehr effizient erwiesen. Es können Zeitpläne eingeführt werden, um den Verbrauch zu minimieren, wenn der Bedarf sehr gering ist.
Zum Beispiel: Ein Bürogebäude, in dem die Mitarbeiter von 8 bis 19 Uhr im Gebäude sind. Außerdem können die Regler so eingestellt werden, dass das System in den Nebenzeiten abgeschaltet wird. Zusätzlich kann auch ein morgendliches Aufwärmen programmiert werden, so dass alle Räume die gewünschte Temperatur haben, wenn die Arbeiter eintreffen. Funktionsweise von VAV-Boxen | HVAC Zoning
Fazit | Funktionsweise von VAV-Boxen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Systeme mit variablem Luftvolumen vielen Menschen, die in gewerblichen Gebäuden arbeiten, Komfort bieten. Das System ist anders als die Klima- und Heizungsanlagen in unseren Häusern. Dennoch funktionieren diese Systeme gut und bieten guten Komfort für gewerbliche Gebäude. Schließlich bieten die Systeme eine Zonierung für große Arbeitsbereiche wie Büroräume und andere große Arbeitsbereiche und Bürogebäude. Mehr Informationen über Variable Air Volume Systems.
Wie VAV-Boxen funktionieren