Le contrôle du débit d'air fait partie du processus de configuration du système de ventilation et de climatisation et est effectué à l'aide de vannes de contrôle d'air spéciales. Le contrôle du débit d'air dans les systèmes de ventilation permet de fournir le débit d'air frais requis à chacun des locaux desservis et, dans les systèmes de climatisation, de refroidir les locaux en fonction de leur charge thermique.

Pour réguler le débit d'air, des vannes d'air, des vannes à iris, des systèmes de contrôle de volume d'air constant (CAV, Constant Air Volume) et des systèmes de contrôle de volume d'air variable (VAV, Variable Air Volume) sont utilisés. Considérons ces solutions.

Deux façons de modifier le débit d'air dans le conduit

Fondamentalement, il n'y a que deux façons de modifier le débit d'air dans le conduit - pour modifier les performances du ventilateur ou pour amener le ventilateur au mode maximum et créer une résistance supplémentaire au flux d'air dans le réseau.

La première option nécessite que les ventilateurs soient connectés via convertisseurs de fréquence ou transformateurs pas à pas. Dans ce cas, le débit d'air changera d'un coup dans tout le système. Il est impossible de régler l'alimentation en air d'une pièce en particulier de cette manière.

La deuxième option est utilisée pour réguler le flux d'air dans les directions - par étages et par pièces. Pour cela, divers dispositifs de réglage sont intégrés dans les conduits d'air correspondants, ce qui sera discuté ci-dessous.

Vannes d'arrêt d'air, vannes

La façon la plus primitive de réguler le débit d'air est d'utiliser des vannes d'arrêt d'air et des registres. À proprement parler, les vannes d'arrêt et les registres ne sont pas des régulateurs et ne doivent pas être utilisés à des fins de contrôle du débit d'air. Cependant, formellement, ils assurent un contrôle au niveau « 0-1 » : soit le conduit est ouvert et l'air est en mouvement, soit le conduit est fermé et le débit d'air est nul.

La différence entre les vannes d'air et les vannes à guillotine réside dans leur conception. La vanne est généralement un corps avec une vanne papillon à l'intérieur. Si le volet est tourné à travers l'axe du conduit d'air, il est fermé; si le long de l'axe du conduit, il est ouvert. Au portail, le volet se déplace progressivement, comme la porte d'une armoire. En obstruant la section du conduit d'air, il réduit la consommation d'air à zéro, et en ouvrant la section, il fournit un flux d'air.

Il est possible d'installer le volet dans des positions intermédiaires dans les vannes et dans les volets, ce qui permet formellement de modifier le débit d'air. Cependant, cette méthode est la plus inefficace, la plus difficile à contrôler et la plus bruyante. En effet, il est quasiment impossible d'attraper la position souhaitée du volet lorsqu'on le fait défiler, et comme la conception des volets ne prévoit pas la fonction de régulation du débit d'air, le volet et le volet sont assez bruyants dans les positions intermédiaires.

Vannes à iris

Les vannes à iris sont l'une des solutions de contrôle du débit d'air intérieur les plus courantes. Ce sont des valves rondes avec des pétales situés le long du diamètre extérieur. Lors du réglage, les pétales sont déplacés vers l'axe de la valve, chevauchant une partie de la section. Cela crée une surface aérodynamiquement bien profilée, ce qui contribue à réduire les niveaux de bruit lors de la régulation du débit d'air.

Les valves à iris sont équipées d'une échelle avec des scores, qui peut être utilisée pour surveiller le degré de chevauchement de la zone de la valve. Ensuite, la chute de pression à travers la vanne est mesurée à l'aide d'un manomètre différentiel. La valeur de la chute de pression détermine le débit d'air réel à travers la vanne.

Régulateurs à débit constant

La prochaine étape dans le développement des technologies de contrôle du débit d'air est l'émergence des contrôleurs à débit constant. La raison de leur apparition est simple. Les modifications naturelles du réseau de ventilation, le colmatage du filtre, le colmatage de la grille extérieure, le remplacement du ventilateur et d'autres facteurs entraînent une modification de la pression d'air devant la vanne. Mais la vanne était réglée sur une certaine chute de pression nominale. Comment cela fonctionnera-t-il dans les nouvelles conditions ?

Si la pression avant la vanne a diminué, les anciens réglages de la vanne "transféreront" le réseau et le débit d'air dans la pièce diminuera. Si la pression devant la vanne a augmenté, les anciens réglages de la vanne "sous pression" le réseau et le débit d'air dans la pièce augmentera.

Cependant, la tâche principale du système de contrôle est précisément de maintenir le débit d'air de conception dans toutes les pièces tout au long de cycle de la vie système climatique... C'est là que les solutions pour maintenir un débit d'air constant prennent le devant de la scène.

Le principe de leur fonctionnement est réduit à un changement automatique de la zone d'écoulement de la vanne, en fonction de conditions extérieures... Pour cela, une membrane spéciale est prévue dans les vannes, qui se déforme en fonction de la pression à l'entrée de la vanne et ferme la section lorsque la pression augmente ou libère la section lorsque la pression diminue.

D'autres vannes à débit constant utilisent un ressort au lieu d'un diaphragme. Une augmentation de pression en amont du clapet comprime le ressort. Le ressort comprimé agit sur le mécanisme de commande d'alésage et l'alésage est réduit. Dans ce cas, la résistance de la vanne augmente, neutralisant hypertension artérielle jusqu'à la vanne. Si, toutefois, la pression devant la vanne a diminué (par exemple, en raison d'un filtre bouché), le ressort se détend et le mécanisme de réglage de la section d'écoulement augmente l'alésage.

Les régulateurs de débit d'air constant considérés fonctionnent sur la base de principes physiques sans la participation de l'électronique. Il y a aussi systèmes électroniques maintenir un débit d'air constant. Ils mesurent la chute de pression réelle ou la vitesse de l'air et ajustent la section d'écoulement de la vanne en conséquence.

Systèmes à volume d'air variable

Les systèmes à volume d'air variable permettent de faire varier le volume d'air soufflé en fonction de la situation réelle dans la pièce, par exemple en fonction du nombre de personnes, de la concentration gaz carbonique, la température de l'air et d'autres paramètres.

Les régulateurs de ce type sont des vannes à commande électrique, dont le fonctionnement est déterminé par le contrôleur, qui reçoit des informations de capteurs situés dans la pièce. Le contrôle du débit d'air dans les systèmes de ventilation et de climatisation est effectué à l'aide de différents capteurs.

Pour la ventilation, il est important de fournir la quantité d'air frais requise dans la pièce. Il s'agit de capteurs de concentration de dioxyde de carbone. La tâche du système de climatisation est de maintenir la température réglée dans la pièce, par conséquent, des capteurs de température sont utilisés.

Dans les deux systèmes, des capteurs de mouvement ou des capteurs pour déterminer le nombre de personnes dans la pièce peuvent également être utilisés. Mais la signification de leur installation doit être discutée séparément.

Bien sûr, plus il y a de monde dans la pièce, plus il faut lui fournir d'air frais. Pourtant, la tâche principale du système de ventilation n'est pas de fournir un flux d'air "pour les personnes", mais de créer un environnement confortable, qui à son tour est déterminé par la concentration de dioxyde de carbone. Avec une forte concentration de dioxyde de carbone, la ventilation devrait être plus puissante, même s'il n'y a qu'une seule personne dans la pièce. De même, le principal symptôme d'un système de climatisation est la température de l'air, et non le nombre de personnes.

Cependant, les détecteurs de présence permettent de déterminer si une pièce donnée doit être desservie à un moment donné. De plus, le système d'automatisation peut « comprendre » que « c'est à la tombée de la nuit », et presque personne ne travaillera dans le bureau en question, ce qui signifie qu'il ne sert à rien de dépenser des ressources en climatisation. Ainsi, dans les systèmes à débit d'air variable, différents capteurs peuvent remplir différentes fonctions - former un effet de contrôle et comprendre le besoin du système en tant que tel.

Les systèmes à volume d'air variable les plus avancés permettent un signal pour contrôler le ventilateur basé sur plusieurs régulateurs. Par exemple, dans une période de temps, presque tous les régulateurs sont ouverts, le ventilateur fonctionne en mode haute performance. À un autre moment, certains des régulateurs ont réduit le débit d'air. Le ventilateur peut fonctionner dans un mode plus économique. Au troisième moment dans le temps, les gens ont changé d'emplacement, se déplaçant d'une pièce à l'autre. Les régulateurs ont réglé la situation, mais le débit d'air total n'a guère changé, par conséquent, le ventilateur continuera à fonctionner dans le même mode économique. Enfin, il est possible que presque tous les régulateurs soient fermés. Dans ce cas, le ventilateur réduit la vitesse au minimum ou s'éteint.

Cette approche permet d'éviter une reconfiguration manuelle constante du système de ventilation, d'augmenter considérablement son efficacité énergétique, d'augmenter la durée de vie des équipements, d'accumuler des statistiques sur le régime climatique du bâtiment et ses changements au cours de l'année et au cours de la journée, en fonction de divers facteurs - le nombre de personnes, Température extérieure, phénomènes météorologiques.

Yuri Khomutsky, rédacteur technique du magazine "Climate World">

Régulateurs de débit d'air variables KPRK pour conduits d'air section ronde sont conçus pour maintenir le débit d'air défini dans les systèmes de ventilation à volume d'air variable (VAV) ou à volume d'air constant (CAV). En mode VAV, le point de consigne du débit d'air peut être modifié à l'aide d'un signal de capteur externe, contrôleur ou du système de supervision, en mode CAV les contrôleurs maintiennent le débit d'air réglé

Les principaux composants des contrôleurs de débit sont une vanne d'air, un récepteur de pression spécial (sonde) pour mesurer le débit d'air et un actionneur électrique avec un contrôleur intégré et un capteur de pression. La différence de pression totale et statique à travers la sonde de mesure dépend du débit d'air à travers le régulateur. La pression différentielle actuelle est mesurée par un capteur de pression intégré à l'actionneur. L'actionneur électrique, sous le contrôle du contrôleur intégré, ouvre ou ferme la vanne d'air, maintenant le débit d'air à travers le régulateur à un niveau donné.

Les régulateurs KPRK peuvent fonctionner selon plusieurs modes selon le schéma de raccordement et les réglages. Les consignes de débit d'air en m3/h sont préprogrammées en usine. Si nécessaire, les paramètres peuvent être modifiés à l'aide d'un smartphone (avec support NFC), d'un programmeur, d'un ordinateur ou d'un système de répartition utilisant le protocole MP-bus, Modbus, LonWorks ou KNX.

Les régulateurs sont disponibles en douze modèles :

• KPRK… B1 - modèle de base avec support MP-bus et NFC ;
• KPRK… BM1 - régulateur avec support Modbus ;
• KPRK… BL1 - régulateur avec support LonWorks ;
• KPRK… BK1 - régulateur avec support KNX ;
• KPRK-I… B1 - un régulateur dans un boîtier à isolation thermique / acoustique avec support pour MP-bus et NFC ;
• KPRK-I… BM1 - un régulateur dans un boîtier isolé thermiquement / phoniquement avec support Modbus;
• KPRK-I… BL1 - un régulateur dans un boîtier isolé thermiquement / phoniquement avec support LonWorks ;
• KPRK-I… BK1 - régulateur dans un boîtier à isolation thermique / acoustique avec support KNX;
• KPRK-Sh… B1 - un régulateur dans un boîtier à isolation thermique / acoustique et un silencieux avec support MP-bus et NFC ;
• KPRK-Sh… BM1 - un régulateur dans un boîtier à isolation thermique / acoustique et un silencieux avec support Modbus ;
• KPRK-Sh ... BL1 - un régulateur dans un boîtier à isolation thermique / acoustique et un silencieux avec support LonWorks ;
• KPRK-Sh… BK1 - un régulateur dans un boîtier à isolation thermique / acoustique et un silencieux avec support KNX.

Pour le fonctionnement coordonné de plusieurs régulateurs de débit d'air variables KPRK et unité de ventilation il est recommandé d'utiliser l'Optimiseur - un régulateur qui permet de modifier la vitesse du ventilateur en fonction de la demande actuelle. Jusqu'à huit régulateurs KPRC peuvent être connectés à l'Optimiseur, et plusieurs Optimiseurs peuvent être combinés, si nécessaire, en mode "Maître-Suiveur". Les régulateurs de débit d'air variables restent fonctionnels et peuvent être actionnés quelle que soit leur orientation spatiale, sauf lorsque les buses de la sonde de mesure sont dirigées vers le bas. Le sens du flux d'air doit correspondre à la flèche sur le corps du produit. Les régulateurs sont en acier galvanisé. Les modèles KPRK-I et KPRK-Sh sont fabriqués dans un boîtier à isolation thermique / acoustique avec une épaisseur d'isolation de 50 mm ; Les KPRK-Sh sont en outre équipés d'un silencieux de 650 mm de long côté sortie d'air. Les buses du corps sont équipées de joints en caoutchouc, ce qui assure l'étanchéité du raccordement avec les conduits d'air.

Les principaux objectifs de ce système sont de réduire les coûts d'exploitation et de compenser la contamination du filtre.

Par le capteur de pression différentielle, qui est installé sur la carte du contrôleur, l'automatisation reconnaît la pression dans le conduit et l'égalise automatiquement en augmentant ou en diminuant la vitesse du ventilateur. Approvisionnement et ventilateur d'extraction tout en travaillant de manière synchrone.

Compensation de contamination du filtre

Lors du fonctionnement du système de ventilation, les filtres s'encrassent inévitablement, la résistance du réseau de ventilation augmente et le volume d'air fourni aux locaux diminue. Le système VAV prendra en charge débit constant l'air pendant toute la durée de vie des filtres.

• Le système VAV est le plus pertinent dans les systèmes avec haut niveau purification de l'air, où le colmatage du filtre entraîne une diminution notable du volume d'air fourni.

Coûts d'exploitation réduits

Le système VAV peut réduire considérablement les coûts d'exploitation, en particulier dans les systèmes de ventilation d'alimentation à forte consommation d'énergie. Réalisez des économies en désactivant complètement ou partiellement la ventilation des pièces individuelles.

• Exemple: vous pouvez éteindre le salon la nuit.

À calcul du système de ventilation guidé par des normes différentes consommation d'air par personne.

Habituellement, dans un appartement ou une maison, toutes les pièces sont ventilées en même temps, la consommation d'air pour chacune des pièces est calculée en fonction de la superficie et de la destination.
Mais que se passe-t-il s'il n'y a personne dans la pièce pour le moment ?
Vous pouvez installer les vannes et les fermer, mais alors tout le volume d'air sera réparti sur les pièces restantes, mais cela entraînera une augmentation du bruit et une consommation d'air inutile, pour laquelle les kilowatts chéris ont été dépensés en chauffage.
Il est possible de réduire la capacité de la centrale de traitement d'air, mais cela réduira également le volume d'air fourni à toutes les pièces, et là où il y a des utilisateurs, l'air sera "pas assez".
La meilleure solution, il s'agit de fournir de l'air uniquement aux pièces où se trouvent des utilisateurs. Et la puissance de l'unité de ventilation doit être régulée par elle-même, en fonction du débit d'air requis.
C'est exactement ce que permet le système de ventilation VAV.

Les systèmes VAV sont rentables assez rapidement, en particulier dans les unités de traitement d'air, mais surtout, ils peuvent réduire considérablement les coûts d'exploitation.

• Exemple: Appartement 100m2 avec et sans système VAV.

Le volume d'air fourni à la pièce est régulé par des vannes électriques.

Une condition importante pour la construction d'un système VAV est l'organisation d'un apport d'air minimum. La raison de cette condition réside dans l'incapacité de contrôler le débit d'air en dessous d'un certain niveau minimum.

Cela se résout de trois manières :

1. dans un local séparé, la ventilation est organisée sans possibilité de régulation et avec un volume d'échange d'air égal ou supérieur au débit d'air minimum requis dans le système VAV.
2. une quantité minimale d'air est fournie à toutes les pièces avec les vannes fermées ou fermées. Au total, cette quantité doit être égale ou supérieure au débit d'air minimum requis dans le système VAV.
3. Conjointement les première et deuxième options.

Commande d'interrupteur domestique :

Cela nécessite un interrupteur domestique et une soupape de rappel à ressort. La mise en marche entraînera l'ouverture complète de la vanne et la ventilation de la pièce sera entièrement effectuée. Lorsqu'il est éteint, le ressort de rappel ferme la vanne.

Interrupteur à volet / interrupteur.

• Équipement: Chaque zone de service nécessitera une vanne et un interrupteur.
• Exploitation: Si nécessaire, l'utilisateur allume et éteint la ventilation de la pièce avec un interrupteur domestique.
• avantages: Le plus simple et une option budgétaire systèmes VAV. Les interrupteurs domestiques correspondent toujours au design.
• Inconvénients: Participation des utilisateurs à la régulation. Faible efficacité grâce à la régulation tout ou rien.
• Conseil: Il est recommandé d'installer l'interrupteur à l'entrée de la pièce desservie, à une élévation de + 900 mm, à côté ou dans le bloc d'interrupteurs d'éclairage.

Le volume d'air minimum requis est toujours fourni à la pièce n° 1, il ne peut pas être éteint, la pièce n° 2 peut être allumée et éteinte.

Le volume d'air minimum requis est distribué dans toutes les pièces, car les vannes ne sont pas complètement fermées et la quantité minimale d'air les traverse. Toute la pièce peut être allumée et éteinte.

Commande rotative :

Cela nécessite un régulateur rotatif et une vanne proportionnelle. Cette vanne peut être ouverte, en régulant le volume d'air fourni dans la plage de 0 à 100%, le degré d'ouverture requis est défini par le régulateur.

Régulateur rotatif 0-10V

• Équipement: pour chaque local desservi, une vanne avec commande 0 ... 10 V et un régulateur 0 ... 10 V sont nécessaires.
• Exploitation: Si nécessaire, l'utilisateur sélectionne le niveau de ventilation de la pièce requis sur le régulateur.
• avantages: Régulation plus précise de la quantité d'air fourni.
• Inconvénients: Participation des utilisateurs à la régulation. Apparence les régulateurs ne sont pas toujours adaptés à la conception.
• Conseil: Il est recommandé d'installer le régulateur à l'entrée de la chambre desservie, à une hauteur de + 1500mm, au dessus du bloc interrupteur.

Le volume d'air minimum requis est toujours fourni à la pièce n° 1, il ne peut pas être éteint, la pièce n° 2 peut être allumée et éteinte. Dans la salle 2, vous pouvez régler en douceur le volume d'air fourni.

Petite ouverture (vanne ouverte 25 %) Ouverture moyenne (vanne ouverte 65 %)

Le volume d'air minimum requis est distribué dans toutes les pièces, car les vannes ne sont pas complètement fermées et la quantité minimale d'air les traverse. Toute la pièce peut être allumée et éteinte. Dans chaque pièce, le volume d'air fourni peut être réglé en continu.

Contrôle du détecteur de présence :

Cela nécessite un capteur de présence et un clapet de rappel à ressort. Lors de l'enregistrement dans les locaux de l'utilisateur, le détecteur de présence ouvre la vanne et la pièce est entièrement ventilée. En l'absence d'utilisateurs, le ressort de rappel ferme la vanne.

Capteur de mouvement

• Équipement: une vanne et un capteur de présence sont nécessaires pour chaque pièce desservie.
• Exploitation: L'utilisateur entre dans la pièce - la ventilation de la pièce démarre.
• avantages: L'utilisateur ne participe pas à la régulation des zones de ventilation. Il est impossible d'oublier d'allumer ou d'éteindre la ventilation de la pièce. De nombreuses options pour le capteur de présence.
• Inconvénients: Faible efficacité en raison de la régulation tout ou rien. L'aspect des détecteurs de présence ne correspond pas toujours au design.
• Conseil: Appliquer capteurs de qualité présence avec relais temporisé intégré, pour le bon fonctionnement du système VAV.

Le volume d'air minimum requis est toujours fourni à la pièce 1, il ne peut pas être éteint. Lorsqu'un utilisateur est enregistré, la ventilation de la pièce 2 démarre.

Le volume d'air minimum requis est distribué dans toutes les pièces, car les vannes ne sont pas complètement fermées et la quantité minimale d'air les traverse. Lorsqu'un utilisateur est enregistré dans l'un des locaux, la ventilation de cette pièce commence.

Contrôle du capteur de CO2 :

Cela nécessite un capteur de CO2 avec un signal 0 ... 10V et une vanne proportionnelle avec contrôle 0 ... 10V.
Lorsqu'un excès du niveau de CO2 dans la pièce est détecté, le capteur commence à ouvrir la vanne en fonction du niveau de CO2 enregistré.
Lorsque le niveau de CO2 baisse, le capteur commence à fermer la vanne, et la vanne peut se fermer, soit complètement, soit jusqu'à une position dans laquelle le débit minimum requis sera maintenu.

Capteur de CO2 mural ou en gaine

• Exemple: chaque pièce desservie nécessitera une vanne proportionnelle avec contrôle 0 ... 10V et un capteur de CO2 avec un signal 0 ... 10V.
• Exploitation: L'utilisateur entre dans la pièce, et si le niveau de CO2 est dépassé, la ventilation de la pièce démarre.
• avantages: Option la plus écoénergétique. L'utilisateur ne participe pas à la régulation des zones de ventilation. Il est impossible d'oublier d'allumer ou d'éteindre la ventilation de la pièce. Le système ne démarre la ventilation de la pièce que lorsque cela est vraiment nécessaire. Le système régule le plus précisément possible le volume d'air fourni à la pièce.
• Inconvénients: L'apparence des capteurs de CO2 ne correspond pas toujours au design.
• Conseil: Utilisez des capteurs de CO2 de haute qualité pour un fonctionnement correct. Un capteur de CO2 de conduit peut être utilisé dans les systèmes de ventilation d'alimentation et d'évacuation si l'alimentation et l'évacuation sont toutes deux présentes dans la pièce habitée..

La principale raison pour laquelle la ventilation de la pièce est requise est l'excès de niveau de CO2.

Dans le processus de la vie, une personne exhale une quantité importante d'air avec un niveau élevé de CO2 et étant dans une pièce non ventilée le niveau de CO2 dans l'air augmente inévitablement, c'est le facteur déterminant quand ils disent qu'il y a « peu d'air ”.
Il est préférable de fournir de l'air dans la pièce exactement lorsque le niveau de CO2 dépasse 600-800 ppm.
Sur la base de ce paramètre de qualité de l'air, vous pouvez créer le plus système économe en énergie ventilation.

Le volume d'air minimum requis est distribué dans toutes les pièces, car les vannes ne sont pas complètement fermées et la quantité minimale d'air les traverse. Lorsqu'une augmentation de la teneur en CO2 est détectée dans l'une des pièces, la ventilation de la pièce donnée démarre. Le degré d'ouverture et la quantité d'air fourni dépendent du niveau de teneur en CO2 en excès.

Gestion du système « Smart Home » :

Cela nécessitera le système " Maison intelligente»Et tout type de vannes. Tout type de capteurs peut être connecté au système « Smart Home ».
Le contrôle de la distribution d'air peut se faire soit par des capteurs utilisant le programme de contrôle, soit par l'utilisateur à partir d'un panneau de commande central ou d'une application à partir du téléphone.

Panneau de maison intelligente

• Exemple: Le système fonctionne sur le capteur de CO2, ventile périodiquement les locaux, même en l'absence des utilisateurs. L'utilisateur peut forcer la ventilation dans n'importe quelle pièce, ainsi que régler la quantité d'air fourni.
• Exploitation: Toutes les options de contrôle sont prises en charge.
• avantages: Option la plus écoénergétique. Possibilité de programmation précise de la minuterie hebdomadaire.
• Inconvénients: Prix.
• Conseil: Monté et configuré par des techniciens qualifiés.

Imaginez que vous vouliez installer un système de ventilation dans votre appartement. Les calculs montrent que pour le chauffage air soufflé en saison froide, un aérotherme de 4,5 kW sera nécessaire (il chauffera l'air de -26°C à +18°C avec une capacité de ventilation de 300 m³/h). L'électricité est fournie à l'appartement par une machine 32A, il est donc facile de calculer que la capacité du réchauffeur d'air est d'environ 65% de la capacité totale allouée à l'appartement. Cela signifie qu'un tel système de ventilation non seulement augmentera considérablement le montant des factures d'électricité, mais surchargera également le réseau électrique. Evidemment, il n'est pas possible d'installer un radiateur d'une telle puissance et sa puissance devra être réduite. Mais comment y parvenir sans réduire le niveau de confort des habitants de l'appartement ?