Değişken Hava Hacmi (VAV) sistemleri, orta ve büyük ölçekli ticari bina projeleri (10.000 ft2'den büyük projeler) için en yaygın kullanılan HVAC hava sistemi türleridir çünkü VAV sistemleri esnektir, enerji açısından verimlidir ve konforlu bir iç ortam sağlar. VAV sistemleri, her biri ayrı bir sıcaklık bölgesine hizmet eden birden fazla VAV terminal ünitesine birincil hava kanalı yoluyla sabit bir sıcaklıkta (tipik olarak 55°F) değişken besleme havası akışı sağlar. Her bir VAV terminal ünitesi, bölgeye birincil hava akışını modüle eden motorla çalışan bir damper, bir giriş hava akış sensörü ve bazı durumlarda bir ısıtma serpantini ve küçük bir devridaim hava fanı içerir.
VAV hava işleme ünitesinden gelen besleme hava akışı, birincil hava kanalı sistemi içinde sabit bir statik basıncı korumak için normalde modüle edilir. Bu, tipik olarak birincil hava kanalı sisteminin üçte ikisinde yer alan bir kanal statik basınç sensörü tarafından ölçülür. Besleme hava akışının modülasyonu, VAV terminal ünitelerinin ihtiyaçları ile birlikte değişir; yani, bölgelere daha fazla hava beslemek için VAV terminal ünitelerindeki daha fazla birincil hava damperleri açıldıkça, birincil hava kanalı sistemindeki statik basınç düşer ve VAV klima santralindeki fan hızı, VAV klima santralindeki fan hızı artar ve VAV tarafından sağlanan besleme havası akışını artırır. Kanal sistemindeki statik basıncı eski haline getirmek için VAV klima santrali. Tersine, birincil hava damperleri kapandıkça, birincil hava kanalı statik basıncı artar ve VAV klima santralindeki fan hızı düşerek VAV klima santrali tarafından sağlanan besleme hava akışını dengeleyerek azaltır.
Bir VAV sistemi için klima santrali, bir VAV sistemi için gerekli olanla aynıdır. CAV sistemi ünite tarafından sağlanan besleme hava akışını modüle etmenin bir yolu olması dışında. Ünitenin besleme hava akışını modüle etmenin en yaygın yolu, besleme fan motoruna gönderilen sinyalin frekansını bir değişken frekans sürücüsü (VFD) yoluyla kontrol etmektir.
Bir alternatif akım (ac) motorunun hızı, motora giden giriş sinyalinin frekansı ile doğru orantılıdır. Bu nedenle motora giden VFD çıkış sinyalinin frekansı azaldıkça motor hızı düşer ve besleme hava akışı da azalır. Motora giden VFD çıkış sinyalinin frekansı arttıkça bunun tersi doğrudur. VFD çıkış sinyalinin önerilen maksimum frekansı, VFD hat giriş frekansı veya 60 Hz'dir. Besleme fan motoru, 60 Hz'lik bir VFD çıkış sinyali aldığında tam hızda çalışacaktır. VFD'ler 60 Hz'den daha yüksek frekanslar sağlayabilir, ancak bu, fan motorunun nominal çalışma yükü amperlerinin üzerinde çalışmasına neden olur [yani motor, servis faktörü aralığında çalışır (tipik olarak nominal çalışma yükü amperlerinin %100 ila 115'i arasında), bu da tavsiye edilmez].
Soğutma için DX soğutucu serpantin kullanan VAV sistemlerini tasarlarken dikkatli olunmalıdır. Soğutma sistemi, soğutma sistemi kapasitesini boşaltmak için yeterli kapasiteye sahip değilse, düşük hava akışı koşullarında DX soğutucu soğutma serpantininin donması meydana gelebilir. Soğutma sisteminin boşaltılması, tahliye hava sıcaklığının yeterli kontrolü ve ünite kabinine bir VFD'nin dahil edilmesi, HVAC ekipman üreticilerinin son zamanlarda 25 tondan daha az kapasiteye sahip DX ekipmanı için çözdüğü sorunlardır. HVAC ekipman üreticileri artık 5 ton kadar düşük kapasitelerde DX soğutucu akışkan soğutma serpantinleri kullanan hava sistemleri için VAV işletimi sunuyor.
Bir VAV sisteminin en yaygın kullanımı, birden fazla sıcaklık bölgesine hizmet vermektir. Bu nedenle, önce çok bölgeli VAV sistemlerini tartışacağız ve ardından tek bölgeli bir uygulama için bir VAV sisteminin kullanımını tartışacağız.
Çoklu Bölge
VAV Terminal Üniteleri
Değişken birincil hava akışı, VAV terminal ünitelerindeki birincil hava damperinin modülasyonu yoluyla bölgelere iletilir. Bölge sıcaklığı düştükçe, bölgeye daha az (55°F) birincil hava sağlamak için birincil hava damperi modüle edilerek kapatılır. Birincil hava damperi önceden belirlenmiş minimum konumuna (genellikle maksimum hava akışının yaklaşık %25'i) ulaştığında, bölge sıcaklığında daha fazla düşüş olması üzerine, ısıtma özelliklerine sahip VAV terminal üniteleri birincil hava damperini ısıtma hava akışına göre konumlandıracak ve çıkışı modüle edecektir. bölge sıcaklık sensörünün ısıtma ayar noktasını korumak için ısıtma bobininin. Fanla çalışan VAV terminal üniteleri ayrıca, havayı (normalde tavan dönüş havası plenumundan) VAV terminal ünitesinin ısıtma serpantini aracılığıyla yeniden sirküle eden küçük bir fan ile donatılmıştır.
Şekil 1, birden çok VAV terminal birimine hizmet veren bir VAV sisteminin şematik bir diyagramıdır.
Çift Kanal
Çift kanallı VAV hava sistemleri, çift kanallı CAV hava sistemleri kadar nadirdir. Bir HVAC sistem tasarımcısının çift kanallı bir VAV hava sistemiyle karşılaşması en muhtemel zaman, başlangıçta çift kanallı bir CAV sistemi olarak tasarlanmış ancak daha sonra bir VAV sistemi olarak işlev görecek şekilde yenilenmiş bir sistem durumunda olacaktır. HVAC sistem tasarımcısı, çift kanallı bir CAV sistemini çift kanallı bir VAV sistemine dönüştürmek için modifikasyonları tasarlama görevine de sahip olabilir.
Çift kanallı VAV sistemleri, bölgelere giden besleme hava akışının sabit değil değişken olması dışında, çift kanallı CAV sistemleriyle hemen hemen aynı şekilde çalışır. Çift kanallı klima santralindeki besleme fanı, hem ana sıcak hem de soğuk kanallardaki statik basınca yanıt olarak hava akışını modüle edecek bir araçla donatılmalıdır. Çift kanallı bir VAV sisteminin enerji verimliliği, VAV terminal ünitelerini kullanan geleneksel bir VAV sistemininkiyle hemen hemen aynı olacaktır.
Bölgelerin sabit egzoz hava akışını telafi etmek için sabit besleme hava akışı gerektirmemesini sağlamak için çift kanallı bir CAV sistemini bir VAV sistemine dönüştürürken özen gösterilmelidir.
Tek Bölge
Tek bölgeli bir VAV sisteminin çalışması, birden fazla bölgeye hizmet veren bir VAV sisteminin çalışmasına benzer, ancak VAV terminal üniteleri yoktur ve besleme havası akışı, (tek) bölge sıcaklık sensörünün soğutma ayar noktasını korumak için modüle edilir. sabit bir birincil hava kanalı statik basıncını koruyun. Bölge sıcaklık sensörü soğutma için çağrı yaptığı sürece besleme havası sıcaklığı 55°F'de tutulur.
Bölge sıcaklığı soğutma ayar noktasının (tipik olarak 75°F) altına düştüğünde, klima santrali ısıtma modunda çalışacaktır: soğutma devre dışı bırakılacak, besleme fanı önceden belirlenmiş ısıtma hava akışında çalışacak ve ısıtma bobininin çıkışı bölge sıcaklık sensörünün ısıtma ayar noktasını (tipik olarak 70°F) korumak için ünite içinde gerektiği gibi modüle edilecektir.
Bölge sıcaklığı soğutma ayar noktasının üzerine çıktığında, klima santrali soğutma modunda çalışacaktır: ısıtma devre dışı bırakılacak, soğutma bobininin çıkışı, besleme havası sıcaklığını 55°F'de tutmak için gerektiği şekilde modüle edilecek ve bölge sıcaklık sensörünün soğutma ayar noktasını korumak için besleme hava akışı modüle edilecektir.
Tek bölgeli bir VAV'nin tek bölgeli bir CAV sistemine göre avantajı, soğutma işlemi sırasında besleme havası sıcaklığının yaklaşık 55°F'de sabit kalmasıdır. Bu sürekli soğuk besleme havası sıcaklığı, besleme havası sıcaklığının 55°F (tam soğutma yükü) ile 75°F (soğutma yükü yok) arasında herhangi bir yerde değişebildiği bir CAV sisteminin hizmet verdiği aynı alandan daha düşük bir mahal bağıl nemine neden olacaktır. Bir CAV sisteminin kullanılmasından kaynaklanan daha yüksek alan bağıl nemi, nemli iklim bölgelerinde dış hava havalandırması ve ünitenin hizmet verdiği alanlarda yüksek yoğunluktaki yolcular tarafından şiddetlenir.
Teknolojideki son gelişmeler sayesinde, DX soğutucu akışkan soğutma serpantinlerinin kullanıldığı tek bölgeli VAV sistemleri, soğutma yükü 5 tona kadar düşen alanlara hizmet verebilmektedir.
HVAC Tasarım Kaynak Kitabı - W. Larsen Melek, PE, LEED AP, MEP danışmanlık mühendislik firması Green Building Energy Engineers'ın bir müdürüdür. MEP müşavirlik mühendislik sektöründe 30 yılı aşkın süredir çalışmaktadır. Bay Angel, tasarım standartlarının geliştirilmesine katkıda bulunmuştur ve HVAC sistem tasarım sürecini düzene sokmak için yeni yollar bulmaya devam etmektedir.
