Системы с переменным расходом воздуха (VAV-системы)

Системы с переменным расходом воздуха в силу возможности изменять транспортируемые его объемы, безусловно, позволяют уменьшить энергопо-требление, но при этом приводят к значительному увеличению уровня шума вентилятора. Во избежание проблем проектировщику придется с большей тща-тельностью, нежели того требуют системы с постоянным расходом воздуха, от-нестись к расчету сети воздуховодов, систем регулирования статического дав-ления, равно как и к выбору самого вентилятора или кондиционера и соответ-ствующих систем регулирования расхода воздуха.

Как и для других систем, для систем с переменным расходом воздуха се-ти воздуховодов должны проектироваться таким образом, чтобы потери стати-

ческого давления были минимальными, особенно на участках трубопровода вблизи вентилятора либо собственно кондиционера.

Вообще в системах с переменным расходом воздуха проблемы повышен-ных уровней шума чаще всего обусловлены некорректным регулированием системы распределения воздуха. Классический пример – регулирование только посредством позиционирования заслонок без изменения (уменьшения) скоро-сти вращения рабочего колеса вентилятора. В этом случае в сети воздуховодов, где ни одна из заслонок не открыта до конца, вентилятор будет работать в ус-ловиях большего статического давления по сравнению с тем, которое ему фак-тически необходимо. Полностью открыв либо вообще убрав регулирующие за-слонки, мы избавимся от шума.

С точки зрения уровней шума выбор вентилятора для системы с пере-менным расходом воздуха представляется более трудным, чем для системы с постоянным расходом воздуха.

В системе с постоянным расходом воздуха вентилятор выбирается с рас-четом на работу с наивысшей производительностью при заранее определенном расходе воздуха. Для систем с переменным расходом воздуха, напротив, венти-ляторы выбираются с расчетом на стабильное функционирование в пределах всего рабочего диапазона. Обычно вентиляторы выбираются для работы с мак-симальной производительностью на 70–80 % максимального пропускного объ-ема (расхода). В этом случае при фактическом недоборе по отношению к мак-симальной производительности при 100%-м расходе вентилятор будет более шумным. Но рост уровня шума с превышением до 5 дБ еще может считаться приемлемым. А вот вентилятор с завышенными расчетными параметрами мо-жет дать потерю скорости при срыве потока. И здесь рост уровней шума пойдет в основном в полосе низких частот, а это весьма неприятно.

Регулирование расхода воздуха в VAV-системах можно осуществлять следующим образом:

1. Устанавливать регуляторы расхода воздуха с поворотными лопатками на всасывающий патрубок либо регулирующие заслонки на нагнетательный

патрубок вентилятора. При этом меняются рабочие параметры вентилятора и, соответственно, сдвигается диаграмма зависимости давление-расход. Регулято-ры расхода с поворотными лопатками на всасывающем патрубке позволяют ре-гулировать расход воздуха путем изменения воздушного потока на входе в вен-тилятор. В этом случае расход воздуха и давление вентилятора меняются даже при неизменной скорости вращения. Это ведет, с одной стороны, к снижению шума в воздуховодах вследствие снижения скорости и давления пропускаемого в них воздуха, с другой стороны – к росту уровня шума самого вентилятора вследствие турбулентности и деформации воздушного потока в регулирующих устройствах, препятствующих всасыванию вентилятора.

В радиальных вентиляторах с лопатками крыльчатого профиля, где регуля-торы установлены внутри всасывающего патрубка, звуковой уровень характер-ной частоты при прохождении через лопатки увеличивается с 2 до 8 дБ в зави-симости от снижения расхода воздуха. Рост может быть незначительным (в пределах 2–3 дБ) на установках наружного типа. И, наконец, у вентиляторов с загнутыми вперед лопатками эти показатели обычно меньше на 1–2 дБ.

У вентиляторов осевого типа регуляторы дают рост уровней шума на низких частотах от 2 до 8 дБ при положении, когда регулятор перекрывается в пределах от 25 до 50 %.

2. Устанавливать вентиляторы осевого типа с переменным шагом и изме-няемым углом поворота лопаток, что позволяет повысить производительность в режиме установленного расхода воздуха. При сокращении расхода от 80 до 40

% от номинального уровни шума вентилятора снижаются в пределах от 2 до 5 дБ по всему частотному диапазону от 125 до 4 000 Гц.

3. Устанавливать вентиляторы с электрическим приводом, обеспечиваю-

щим постоянное регулирование скорости вращения. Снижение скорости вра-щения вентилятора дает снижение излучаемой звуковой мощности ∆L_W, рас-считываемой при помощи следующего уравнения:

∆L_W = 50lg n₂/n₁, дБ

где n₂ – уменьшенная скорость вращения относительно n₁.

Регулирование скорости вращения рабочего колеса вентиляторов осуще-ствляется воздействием на двигатель путем электронного регулирования часто-ты электропитания при помощи устройств, которые, к сожалению, повышают общий уровень шума. Чаще всего это устройства типа CSI (инвертор, работаю-щий в качестве источника тока), VSI (инвертор, работающий в качестве источ-ника напряжения) и PWM (инвертор с модуляцией амплитуды импульсов). Наименее шумными считаются CSI и PWM третьего поколения. В любом слу-чае уровни шума двигателя обуславливаются парой двигатель/регулятор, равно как и качеством обмотки. На самом деле двигатель излучает чистый тон, интен-сивность которого зависит от неровности формы волны тока питания.

В целом можно сказать, что установка на всасывающем патрубке регуля-торов расхода с поворотными лопатками либо регулирующих заслонок на на-гнетании вентилятора может повысить шумность системы при работе в режиме сокращенного расхода, тогда как при использовании вентиляторов с перемен-ным шагом лопаток либо регулированием скорости вращения в режиме сокра-щенного расхода система будет работать тише, чем при максимальной произ-водительности.