أنظمة حجم الهواء المتغير (VAV) هي أكثر أنواع أنظمة الهواء HVAC استخدامًا لمشاريع المباني التجارية المتوسطة والكبيرة الحجم (المشاريع الأكبر من 10000 قدم مربع) لأن أنظمة VAV مرنة وفعالة في استخدام الطاقة وتوفر بيئة داخلية مريحة. توفر أنظمة VAV تدفقًا متغيرًا للهواء عند درجة حرارة ثابتة (عادةً 55 درجة فهرنهايت) عبر مجرى الهواء الأساسي إلى وحدات طرفية متعددة لـ VAV ، يخدم كل منها منطقة درجة حرارة منفصلة. تحتوي كل وحدة طرفية VAV على مخمد يعمل بمحرك يقوم بتعديل تدفق الهواء الأساسي إلى المنطقة ، ومستشعر تدفق الهواء الداخل ، وفي بعض الحالات ، ملف تسخين ومروحة هواء صغيرة معاد تدويرها.
عادةً ما يكون تدفق هواء الإمداد من وحدة معالجة الهواء VAV نموذجيًا للحفاظ على ضغط ثابت ثابت داخل نظام مجرى الهواء الأساسي. يتم قياس ذلك بواسطة مستشعر الضغط الساكن للقناة ، والذي يقع عادةً في ثلثي الطريق أسفل نظام مجرى الهواء الأساسي. تعديل مسارات تدفق الهواء مع احتياجات وحدات VAV termirutl ؛ أي ، مع فتح المزيد من مخمدات الهواء الأولية في الوحدات الطرفية VAV لتزويد المزيد من الهواء إلى المناطق ، ينخفض الضغط الساكن في نظام مجرى الهواء الأساسي وتزداد سرعة المروحة في وحدة معالجة الهواء VAV لزيادة تدفق الهواء المقدم من خلال وحدة معالجة الهواء VAV لاستعادة الضغط الساكن في نظام مجرى الهواء. على العكس من ذلك ، مع إغلاق مخمدات الهواء الأولية ، يزداد الضغط الساكن لمجاري الهواء الأولية وتنخفض سرعة المروحة في وحدة معالجة الهواء VAV لتقليل تدفق هواء الإمداد الذي توفره وحدة معالجة الهواء VAV للتعويض.
وحدة مناولة الهواء لنظام VAV هي نفسها التي ستكون مطلوبة لـ نظام CAV باستثناء وجود وسيلة لتعديل تدفق هواء الإمداد الذي توفره الوحدة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتعديل تدفق هواء الإمداد للوحدة هي التحكم في تردد الإشارة المرسلة إلى محرك مروحة الإمداد من خلال محرك التردد المتغير (VFD).
تتناسب سرعة محرك التيار المتردد بشكل مباشر مع تردد إشارة الدخل إلى المحرك. لذلك ، مع انخفاض تردد إشارة خرج VFD للمحرك ، يتم تقليل سرعة المحرك ، كما يتم تقليل تدفق هواء الإمداد. العكس صحيح حيث يتم زيادة تردد إشارة خرج VFD إلى المحرك. الحد الأقصى للتردد الموصى به لإشارة خرج VFD هو تردد إدخال خط VFD ، أو 60 هرتز. سيعمل محرك مروحة الإمداد بأقصى سرعة عندما يتلقى إشارة خرج VFD تبلغ 60 هرتز. يمكن أن توفر VFD ترددات أعلى من 60 هرتز ، ولكن هذا يتسبب في تشغيل محرك المروحة أعلى من أمبير حمل التشغيل المقنن [على سبيل المثال ، يعمل المحرك في نطاق عامل الخدمة الخاص به (عادةً ما بين 100 و 115 ٪ من أمبير حمل التشغيل المقنن) ، والذي لا يوصى به].
يجب توخي الحذر عند تصميم أنظمة VAV التي تستخدم ملفات التبريد DX للتبريد. ما لم يكن نظام التبريد مجهزًا بقدرة كافية لتفريغ سعة نظام التبريد ، يمكن أن يحدث تجميد ملف تبريد مبرد DX في ظل ظروف تدفق الهواء المنخفض. إن تفريغ نظام التبريد ، والتحكم الكافي في درجة حرارة هواء التفريغ ، ودمج VFD في خزانة الوحدة ، كلها قضايا حلها مصنعو معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء مؤخرًا لمعدات DX التي تقل سعتها عن 25 طنًا. تقدم الشركات المصنعة لمعدات HVAC الآن تشغيل VAV لأنظمة الهواء التي تستخدم ملفات تبريد مبرد DX بسعات منخفضة تصل إلى 5 أطنان.
الاستخدام الأكثر شيوعًا لنظام VAV هو خدمة مناطق درجة حرارة متعددة. لذلك ، سنناقش أنظمة VAV متعددة المناطق أولاً ثم نناقش استخدام نظام VAV لتطبيق منطقة واحدة.
متعدد المناطق
الوحدات الطرفية VAV
يتم تسليم تدفق الهواء الأساسي المتغير إلى المناطق من خلال تعديل مخمد الهواء الأساسي في الوحدات الطرفية لـ VAV. مع انخفاض درجة حرارة المنطقة ، يتم تعديل مخمد الهواء الأساسي مغلقًا لتزويد المنطقة بدرجة أقل من الهواء الأولي (55 درجة فهرنهايت). بمجرد أن يصل مثبط الهواء الأساسي إلى الموضع الأدنى المحدد مسبقًا (عادةً حوالي 25٪ من الحد الأقصى لتدفق الهواء) ، عند حدوث انخفاض إضافي في درجة حرارة المنطقة ، فإن الوحدات الطرفية VAV التي تتمتع بقدرات تسخين ستضع مثبط الهواء الأساسي في تدفق هواء التدفئة وتعديل الإخراج من ملف التسخين للحفاظ على نقطة ضبط التسخين لمستشعر درجة حرارة المنطقة. تم تجهيز الوحدات الطرفية VAV التي تعمل بالمروحة أيضًا بمروحة صغيرة تعيد تدوير الهواء (عادةً من السقوف المكشوفة للهواء العائد) من خلال ملف التسخين الخاص بوحدة VAV الطرفية.
الشكل 1 هو رسم تخطيطي لنظام VAV يخدم وحدات طرفية متعددة لـ VAV.
قناة مزدوجة
أنظمة الهواء VAV ثنائية القناة غير شائعة مثل أنظمة الهواء CAV ثنائية القناة. من المرجح أن يواجه مصمم نظام HVAC نظام هواء VAV مزدوج القناة في حالة النظام الذي تم تصميمه في الأصل كنظام CAV ثنائي القناة ولكن تم تجديده لاحقًا ليعمل كنظام VAV. قد يكون لمصمم نظام HVAC أيضًا مهمة تصميم التعديلات على نظام CAV ثنائي القناة لتحويله إلى نظام VAV ثنائي القناة.
تعمل أنظمة VAV ثنائية القناة إلى حد كبير بنفس الطريقة التي تعمل بها أنظمة CAV ثنائية القناة باستثناء أن تدفق هواء الإمداد إلى المناطق متغير وليس ثابتًا. يجب أن تكون مروحة الإمداد في وحدة معالجة الهواء ذات القناة المزدوجة مجهزة بوسيلة لتعديل تدفق الهواء استجابة للضغط الساكن في كل من مجاري الهواء الرئيسية الساخنة والباردة. ستكون كفاءة الطاقة لنظام VAV ثنائي القناة تقريبًا نفس كفاءة نظام VAV التقليدي الذي يستخدم وحدات VAV الطرفية.
يجب توخي الحذر عند تحويل نظام CAV ثنائي القناة إلى نظام VAV لضمان أن المناطق لا تتطلب تدفق هواء إمداد مستمر ليكون بمثابة مكياج لتدفق هواء العادم المستمر.
منطقة واحدة
يشبه تشغيل نظام VAV أحادي المنطقة تشغيل نظام VAV الذي يخدم مناطق متعددة ، باستثناء عدم وجود وحدات طرفية لـ VAV ويتم تعديل تدفق هواء الإمداد للحفاظ على نقطة ضبط التبريد لمستشعر درجة حرارة المنطقة (الفردية) بدلاً من الحفاظ على ضغط ثابت ثابت لمجرى الهواء الأساسي. يتم الحفاظ على درجة حرارة هواء الإمداد عند 55 درجة فهرنهايت طالما أن مستشعر درجة حرارة المنطقة يدعو للتبريد.
بمجرد أن تنخفض درجة حرارة المنطقة إلى ما دون نقطة ضبط التبريد (عادةً 75 درجة فهرنهايت) ، ستعمل وحدة معالجة الهواء في وضع التسخين: سيتم تعطيل التبريد ، وستعمل مروحة الإمداد في تدفق هواء التسخين المحدد مسبقًا ، وإخراج ملف التسخين داخل الوحدة سيتم تعديلها على النحو المطلوب للحفاظ على نقطة ضبط التسخين لمستشعر درجة حرارة المنطقة (عادةً 70 درجة فهرنهايت).
بمجرد ارتفاع درجة حرارة المنطقة فوق نقطة ضبط التبريد ، ستعمل وحدة معالجة الهواء في وضع التبريد: سيتم تعطيل التسخين ، وسيتم تعديل خرج ملف التبريد كما هو مطلوب للحفاظ على درجة حرارة هواء الإمداد عند 55 درجة فهرنهايت ، و سيتم تعديل تدفق هواء الإمداد للحفاظ على نقطة ضبط التبريد لمستشعر درجة حرارة المنطقة.
تتمثل ميزة VAV أحادي المنطقة على نظام CAV في منطقة واحدة في أنه أثناء عملية التبريد ، ستظل درجة حرارة هواء الإمداد ثابتة عند 55 درجة فهرنهايت تقريبًا. ستؤدي درجة حرارة هواء الإمداد البارد باستمرار إلى انخفاض الرطوبة النسبية للمساحة عن نفس المنطقة التي يخدمها نظام CAV حيث يمكن أن تختلف درجة حرارة هواء الإمداد في أي مكان بين 55 درجة فهرنهايت (حمل تبريد كامل) و 75 درجة فهرنهايت (بدون حمل تبريد). تتفاقم الرطوبة النسبية العالية للمساحة الناتجة عن استخدام نظام CAV بسبب تهوية الهواء الخارجي في المناطق المناخية الرطبة وبسبب الكثافة العالية للركاب في المناطق التي تخدمها الوحدة.
نظرًا للتطورات الحديثة في التكنولوجيا ، يمكن لأنظمة VAV أحادية المنطقة التي تستخدم ملفات تبريد مبرد DX أن تخدم مناطق ذات حمولة تبريد منخفضة تصل إلى 5 أطنان.
كتاب تصميم HVAC - دبليو لارسن انجيل، PE ، LEED AP ، هو مدير في شركة الاستشارات الهندسية MEP Green Building Energy Engineers. لقد عمل في صناعة الاستشارات الهندسية الميكانيكية والكهربائية والسباكة لأكثر من 30 عامًا. ساهم السيد Angel في تطوير معايير التصميم ويواصل البحث عن طرق جديدة لتبسيط عملية تصميم نظام HVAC.
