05.12.2018

1

HVAC süsteemid

Ülesanded:

Tagada (minimaalse energiakuluga) mugavad tingimused ruumis,

võimaldades sobiv jahutus ja soojendus toime, kui keskkonna tingimused

muutuvad. Tagada tervislik sisekliima ja seadmetele sobivad tingimused.

Mugavus: termiline mugavus + visuaalne mugavus + siseõhu kvaliteet (e.

sisekliima: niiskus, temp., õhuvahetus)

Piisav õhuvahetus on enamasti vastuolus energia kokkuhoiu eesmärkidega.

juhitavad

suurused

http://www.rehva.eu/ vt nt guidebooks present.

C02 [l/h (mg/h) ] Niiskus [g/h] Soojus- [W]

eraldus inimeselt* 12-20 (24 000..40 000) 50-100 (20-28C) 100-110 (x1.5 töötaval)

Lubatud kontsentratsiooneluruumides, koosolekusaalides

1000 ppm(1800mg/m3)

* eraldus ühe inimese kohta

http://www.kvj.ee/hoonete-energiatarve-ja-sisekliima

+saasteained

Sisekliima juhtimise lahendused (Temp.)

Temperatuuri mõjutamise viisid: I õhuvoogudega:a) Konstantse õhu sissevoo juures muudetakse selle temperatuuri

CAV (Constant Volume of Air ) – konstantse õhuvooluhulgaga süsteem

b) muudetakse püsiva temperatuuriga õhu sissevoo kiirust (õhukanalile lubatud

piirides) VAV ( Variable Air Volume ) – muutuva õhuvooluhulgaga süsteem

c) muudetakse õhu sissevoo kiirust ja selle temperatuuri.

VVT ( Variable Volume Temperature)

Õhuvoo intensiivsuse muutmise viisid (sundvent.):a) ventilaatori sisse-välja lülitamisega,

b) ventilaatori kiiruse muutmisega (astmeliselt või sujuvalt),

c) siibrite e. klappide (inlet or discharge damper, inlet guide vane) avatuse

muutmisega.

+ Juhitav loomulik ventilatsioon (automaatsed tuulutusavad)

Juhtalgoritmid: kahepositsiooniline, PID, (jm keerukad)

Temperatuuri mõjutamise viisid: II vee ringlussüsteemiga:a) Kuuma vee ringlus küttekehades; muudetakse selle temperatuuri (ja vooluhulka)

b) Külma vee ringlus (jahutuspalgid, …)

c) Kuuma ja külma vee ringlus samades kütte/jahutus konstruktsioonides

Temperatuuri mõjutamise viisid: III elektrienergia muundamisega:

05.12.2018

2

Ruum

Ruum

Ühekanalilised CAV ja VAV

M

+ Ruum

Mkäsitsi

seadistusklappjärelsoojendus, tsoonireguleerimiseks

möödavooluklapp

keskseade

+ Ruum

reguleerklapp

keskseade

1...3 l/s.m2

10...50 W/m2

3...6 l/s.m2

30...70 W/m2

Välisõhk

Heitõhk

nt 17...22C

21...24C

0.15…0.25 m/s

FC TC FC MM

Jahutusvõimsus

konst.

bürooh c 70% max õhuvooluhulgast

Hoone vajadustele vastava ventilatsiooniõhu tootmise/ettevalmistamise seade

(nt. katusekorrusel)

SissePuhke (supply) ja VäljaTõmbe (return) ventilaator, õhuklapid,

filtrid, jahutuspatarei (chilled water coil), kalorifeer (hot water coil),

soojustagasti, mürasummuti. Kasutati$ ka tagastusõhu (return air)

taaskasutust (nn. ringlusõhk*) economizer režiimides eriti niiske kliimaga lõunapoolsetes

maades. *tänapäeval meil selle asemel reeglina soojusvahetiga soojustagastid

AHU-s juhitakse ventilaatorite tootlikkust sagedusmuunduriga (VFD –

Variable Frequency Drive) või labade kaldenurgaga (lihtsamal juhul töötab

norm- või poolkiirusel) tagamaks sissepuhke kanali ja ruumide staatilise rõhu

seadesuurust või tarbele optimeeritult.

Soojenduse, jahutuse ( ja sobiva ringlusõhu klapi) juhtimisega hoitakse

sissepuhke õhu sobivat (sõltuvalt aastaajas) temperatuuri

AHU (Air Handling Unit) keskseade

$nt USA-s endiselt

kasutusel

recirculation air

$

(exhaust air)

05.12.2018

3

+

T

Tagastusõhu taaskasutus nn. ringlusõhk

Ventilatsioonisüsteemi elemendid

niisuti

SP

VT

ruumidvälisõhk

klapid

filter kalorifeer

jahutuspatarei

ventilaator

Nt. Ühekanalilise vent. keskseade

status

switches

DP

DP

DP

Equipment

level controller

TE

PE

PE

remote supply duct &

space static pressure

stand-alone/Networked

http://kredex.ee/public/Uuringud/Liginullenergia_eluhoonete_tuuplahendused_-_Korter-_ja_ridaelamu_juhend.pdf

Sisekliima juhtimise lahendused (Õhuniiskus)

Õhuniiskuse mõjutamise viisid:Niiskuse taset mõjutatakse veeauru hulgaga õhus.

Kui suhtelise niiskuse tase (% RH) soovitud temperatuuril on liiga kõrge (>65%),

käivitatakse "kuivatamine“ (dehumidification), vastupidisel juhul (<35%)

"niisutamine“ (humidification).

Õhuniiskuse täpsemaks juhtimiseks kasutatakse kastepunkti ( dew point) meetodit.

Õhuniiskuse vähendamiseks kasutatakse:a) Surface dehumidification, jahutavate spiraalidega jahutades

b) Sprayed coil dehumidifier kaudsete jahutusspiraalidega

c) Direct dehumidification, kuivatuspõhiselt

Õhuniiskuse tõstmiseks kasutatakse:a) Veepiserdust

b) Aurustumist (steam grid, steam pan)

Juhtseade (humidistat) sätib auru hulka, kontrollides seejuures ka väljuva õhuvoo

taset, et vältida kondentsi.

05.12.2018

4

Tööpõhimõtteid:

Ajalise programmiga juhtimine (+override/bypass);

SP õhu temperatuuri reguleerimine VT õhu temp-i järgi;

Ventilaatori töörežiimid (norm, ½ , …)

Juhitakse soojustagasti tööd (rootors.t. pöörlemiskiirust , jäätumisohu

korral vähendatakse pöörlemiskiirust, kuni rõhulang muutub uuesti

normaalseks)

Blokeeringud: külmakaitse (jäätumisandur), ventilaatorid koos,

ventilaatorile vastav klapp avatud;

Seisu ajal SP klapp kinni, kalorifeeri vee temp. hoitakse.

Häiresignalisatsioon: tuleoht, luba tööks puudub, jäätumisoht,

kalorifeeri pumba seiskumine, filtrite mustumine

Ventilatsioonisüsteemi automaatika

( ) ( )( )( )

Ventilatsioonisüsteemi juhtimine

SP

TI

M

PDI

PDS

PDI

PDS

M PDS

MSC

TE

TE

TE

TI

M

~

M

VT

TE

TI

TE

TI

+12 +7°C

M

M

ruumid

+40 +70°C

välisõhk

TI

Auto

maatika

seadm

ed k

ilbis

Mõõtmine

Reguleer.

Signal. (h)

Juhtimine

AI

AO

DI

DO

( ) (häired)

~

( )

TE

.el.kilbis: SMSM

TZS

( )

HS

PE

PE

( ) ( ) ( )( )

klapp

soojus-

tagasti

PD_

Automaatika talitlusskeem

+

-

algoritm

05.12.2018

5

8760 h/a

sp

välis

kestuskõver

lisasoojenduse vajadus

jahutus

vajadus

Enno Abel, Hendrik Voll; Hoonete energiatarve ja sisekliima

sissepuhe

tõ

Kestusgraafikud

Tallinn

vt. lisaks (Teet Tark) http://www.hevac.ee/wp-content/uploads/2016/04/kestuskover.pdf

juhtseadmes

SP Tsp

Soojendam.

Reguleerimise algoritmid

Jahutam.

SP

U 1,2

100 %

0 %

T

U 3,4

max

min

Vent.

Bypass

U 5,6

1

0

Vent.

DP

Soojus-

vaheti

SissepSP

max

min

Troom

SP

Tout

TalvSuvi

SPeconom.

Tout

max

min

reset

schedule

28

221917

26

Talv

Suvi22

Sequential split, Sequences

05.12.2018

6

SAT Frost dig

2 3 4

dig

5

Supplay

Air Temp

Room

Temp

Frost

Protect.

OT

6

Outside

AirTemp

720

730

7,8 A7 A7 2, 3, 4

720

(730)

2 (,3)

switching

positioning

Sequence

limiter

digital

Univ.shift

P,PI,PID

analog

1,2

Filter

B

3 3 4

720

730 730

4,6,72,5

720 730

I

N

P

U

T

A

G

R

E

G

A

T

E

S

1,2pre-

cmd.

over-

load

w

Flow

,2

720Pump 3 4730+ Extract

HeatRecover

Maximum Economy Changeover

2

3

2

Holy-spec.day

Sequence

DC 0…10V

4(var)

Op.mode.

dependent

LoadPump

… max 20

Mod.Output

C (720,730)

D (730)

timer

+Rm optg md via KNX

7 days + …

Time switch

PE

Ruumijuhtimise lihttaseme info

Visualiseerimine

Ruumi (termostaat)

kontroller

Kohaloleku andur

AjaprogrammComfort,

Night mode

Aknaavatuse andur

Heating

Cooling1bit

1bit

1bit

Antifreeze

1bit | byte

1bit | byte

Setpoint Room Temp

2 byte

2 byte

sw

sw

05.12.2018

7

Ventilaatorkonvektor (fan-coil) kontroller

Fan-coil – lokaalne ventilatsiooniagregaat, mis koosneb ventilaatorist koos

kalorifeeri (soojusvaheti ventilatsiooniõhu soojussisalduse suurendamiseks) ja

jahutuspatareiga

Kalorifeeri

juhtimine

täpsemalt

Jahut.patarei

juhtimine

täpsemalt

TE

Juhtiminea) ruumitemp. aluselb) sissepuhke õhu T aluselc) a) + väljatõmbe õ T d) b) + väljatõmbe õ T

J

+45 / 35°C +7 /12°C

unit controller (5UI, 3 AO: coils proportional control valves, economizer

dampers (outside and return air damper) single proportional damper

actuator)

+24V

240V

PI

J

(Netw)(Netw)

WaterT

(Netw)

+7 ..10°C

antifreeze

Rooftop Unit (RTU) Controller

Constant volume of air

5 UI:

room T sensor,

Discharge Air Temp,

supply fan status,

filter status,

+ 5 DO.

Economizer

cycle needs AO

Single zone constant volume (CAV) controller

(indoor Air Quality | CO2 sensor)

ASC

1

4

1

2

33 4

2

Netw.

(Netw.)

+ Humidity

+ Hum.

RTD

ON / OFF

(Netw.)(Netw.)

CO

(Netw.)

+Freeze

Protect.

05.12.2018

8

Zone Level Terminal Units ( air from AHU) :

• VAV boxes (f interior spaces, provide varying amounts of air ).

Unit level controller ( couple AI space sensors, on-board flow sensor, damper actuator)

• Parallel fan-powered boxes (w hot water reheat coils| warm air fan, f perimeter zones )

Unit level controller ( + fan control (DO), hot water proportional valve control (AO), discharge air temperature sensor (AI), flow sensor (AI).

• Series fan-powered box with variable speed fan

0 e = Tsp - T

min.õhuvahetus

soojendam.

retsirkulatsioon

Teised vent. süsteemi seadmete kontrollerid

Soojussõlm

Kaugkütte (DH) soojussõlm kütte ja tarbevee (HW) soojusvahetigaT(°C)

TCTCQQ

reguleerventiilid, termoandurid, ringluspumbad , otsetoimeline rõhuvaheregulaator

05.12.2018

9

Automaatika talitlusskeemi näide

KKA

DN65

PI

KKT

DN65

PI

WM

TE

QQ

TE

PI

TI

H

TC

TIM

EIA

TI

KISTE

PI

KT – küttesüsteemi tagastav torustik

KT

TE

PI

TI

WM

KP1

Segamissõlm soojusvahetigaH – reguleerventiil, KIS – programmkell, EIA - releelüliti

KKA – kaugkütte andev torustik KKT – kaugkütte tagastav torustik

KA – küttesüsteemi andev torustik

PP – paisupaak

VÄLISÕHK

TV

KKA

DN65

PITE40

KKT

DN65

PI

WM

TE

QQ

40

TE

PI

TI

M

TI

M

TI

TE

PI

KA

KT

TE52

PI

TI

WM

KP1TE41

DRR

Hooneautomaatika andmeside alamvõrk

MÕÕTMINE

REGULEERIMINE

AI

AO

HÄIRE

OLEK

DI

DI

JUHTIMINEDO

AI

AO

DI

DI

DO

TC52

Sooja-

tarbevee-

sõlmTV2, SV2, KP2, KP3

≥ 1

A 0 1

K

&

PE51

5 bar

SV1TV1

EAK1ALAKESKUS

EPJKJAOTUSKESKUS

+70...+45 °C

K – käiviti, relee

PP1

füüsiline punkt, programmne punkt

küttekontuur

05.12.2018

10

ALAKESKUS

EAK1

DO DI AO AISEADESUURUSED

PROGRAMMID

MÄRKUSED

REGUL. PIIRID SIGNAL. PIIRID

JUH

TIM

INE

OLE

K

HÄ

IRE

RE

GU

LEE

RIM

INE

MÕ

ÕT

MIN

E

RE

GU

LEE

RIM

.VIIS

SE

AD

ES

UU

RU

S

PIIR

VÄ

ÄR

TU

S

MIN

.

MA

X.

MÕ

ÕT

ÜH

IK

HÄ

IRE

TE

P

RIO

RI-

TE

ET

SU

SG

RU

PP

HÄ

IRE

PR

OG

RA

MM

AE

GP

RO

GR

AM

M

SÜ

ND

MU

S-

PR

OG

RA

MM

AR

UA

ND

E-

PR

OG

RA

MM

TÄHIS NIMETUS

KP1 KÜTTE RINGLUSPUMP X X 2 1 1

KP2 AKUMULATSIOONIPAAGI

RINGLUSPUMP

X X 2 1 1

KP#

TV1 REGULEERVENTIIL (KÜTE) X PI %

TV#

TE01 VÄLISÕHU TEMP.ANDUR X °C

TE40 TEMPERATUURIANDUR X °C 3 11

TE41 TEMPERATUURIANDUR X °C 3 11

TE5#

TE52 TEMPERATUURIANDUR X °C 3 11

TE5#

PE50 RÕHUANDUR X bar 3 11

PE51 RÕHUANDUR X bar 3 11

Automaatika projekti vormistus, näide

Temp. andur:

M

TESt.termostaat

Sisend liinile: Bin.input

Täitur liinil: Lülitav (Sw.)

Valve Drive:

Klapp (Valve):

Electrotherm.

Anduri info: Lüliv kontakt

Täituri toide:

Liinil

Numbriline

Andur ise

Lülitav (Sw.)

~230V | 24V

Electrotherm.

~230V | 24V

Electromotor

Liinilt (1# mA)

Juhtimine: Pidev (Cont.)

Plussid:

Liinil

Numbriline

Andur ise

Klapimootor

Ainult liini

juhtmed

Miinused:

Kallim,

Liikumismüra

Meh.kulumine

Lülitav (Sw.)

Soodne

On/Off |PWM

Relee müra,

Kulumine,

Eraldi

toitejuhtmed

Lüliv relee Lüliv pooljuht

Müratu,

Kulumiseta

Electrotherm.

~230V | 24V

On/Off |PWM

Eraldi

toitejuhtmed

MMotor* 0-10VDC

24 V

Pidev (Proport.)

0...10V out*

Kallim,

Liikumismüra

Meh.kulumine

X

Täiturmootor* klapil võib olla ka

nt lüliva 3 punktilise

Open/Close sisendiga

Electrotherm. – nt. “vahamootor”

Vesikütte täiturite variandid andmeside liini vahendusel juhtimisel

TV

X

Pidevatoimelisel ja PWM

juhtimisel on # info 1 byte