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Control de precisión del caudal de aire

Muchos sistemas de ventilación orientados a la demanda se enfrentan a un problema común. Están diseñados para funcionar con un volumen de flujo de aire nominal que corresponde a velocidades de flujo de aire de unos pocos metros por segundo en el conducto. Este es el lado soleado de la vida de la mayoría de los sistemas de ventilación, ya que el flujo de aire se controla de forma fácil y precisa mediante medios simples y asequibles, como los controladores VAV (Volumen de flujo de aire variable) comunes.

Sin embargo, hay períodos en los que solo se requiere una pequeña fracción de este volumen de flujo de aire nominal. Pongamos algunos ejemplos de tales sistemas de ventilación orientados a la demanda.

  • Ventilación mínima para la limitación continua del contenido orgánico volátil (COV) y otros contaminantes de muebles, pisos, agentes de limpieza, etc., por ejemplo. Escuelas, centros de salud o locales residenciales durante períodos no ocupados con la mínima pérdida de energía posible.
  • Espacios refrigerados o calentados con control preciso de la temperatura mediante ventilación. 
  • Dosificación precisa de aire especialmente tratado, p. Ej. Por ionización, agentes antimicrobianos etc.
  • Sistemas de ventilación con énfasis en la eficiencia energética y las prioridades medioambientales.

Durante dichos períodos de operación, las velocidades del caudal del aire se medirán en profundidad por debajo de un metro por segundo. Aquí los métodos de control más populares luchan desesperadamente contra el aumento masivo de la imprecisión.

Salir de la trampa de imprecisión con una medición de velocidad de flujo de aire baja.

Algunos de los métodos de medición de la velocidad del flujo de aire parecen resolver el problema de imprecisión a baja velocidad y funcionan bien también en el extremo de rango de velocidad más alta.

Principio de medición de flujo acústico (ultrasonido)

Ventajas

  • El aparato se puede instalar en prácticamente cualquier tipo de conducto de aire.
  • La instalación no reduce la sección transversal del conducto, lo que significa la menor pérdida de presión y mínimo ruido posible
  • Alta precisión de medición
  • Amplio rango de medición

Inconvenientes

  • La solución no compacta, el dispositivo de medición, el controlador y el dispositivo de accionamiento del amortiguador de control generalmente se dividen
  • Alto coste
  • Algoritmo de control complejo

 

Principio de medición de flujo de restricción - Tubo Venturi, boquilla, orificio

Ventajas

  • Coste Moderado
  • Medida de presión facilmente regulable
  • Combinaciones de transmisor-controlador-actuador VAV aplicables

Inconvenientes

  • Limitación de la velocidad para una precisión suficiente en la medición (> 0,5 m / s) en compromiso con una sección transversal de flujo permanentemente reducida
  • VAV

ΔP sonda de medición y movimiento de la lama de la compuerta VAV

Ventajas 

  • Amplio rango de medición
  • Precisión de lectura alta
  • Sección de flujo casi completo disponible
  • Coste bajo
  • Combinaciones de transmisor-controlador-actuador VAV compactas aplicables

Inconvenientes 

  • Algoritmo de control complejo

¿Por qué su elección?

El análisis de los métodos trajo una posibilidad de comparación. El diagrama simplificado muestra el resultado.

El método de probeP sonda de medición que se adjunta y se mueve con la cuchilla amortiguadora de control de VAV se convirtió en nuestro favorito con la posibilidad de obtener el control y manejo de VAV para velocidades medias y bajas con una comodidad de precisión excepcional a un costo muy razonable. El producto a desarrollar tiene el nombre OPTIMA-LV-R. Hemos utilizado el ADN de nuestros controladores VAV estándar de la familia OPTIMA, como precisión, confort, confiabilidad, hemos actualizado el hardware de medición y hemos agregado una parte de sofisticados algoritmos de control.

Esto nos ayudó a superar el problema básico de este método, el factor k flotante. En general, se sabe que el volumen de flujo de aire (q) en un sistema cerrado se puede calcular a partir de la caída de presión en este sistema (ΔP) y un factor que representa la resistividad de flujo de este sistema, llamado factor k (k).

q=k√∆P

Una compuerta de control tiene una resistividad diferente para cada ángulo de apertura (∠α). Por lo tanto, hay un número ilimitado de factores k diferentes (k1 ... kn, n = ∞) para la compuerta entre la posición completamente abierta y completamente cerrada.

Por lo tanto, el algoritmo de control debe leer continuamente la posición real del amortiguador y los valores de pérdida de presión. Para interpolar los valores instantáneos del factor k se implementa un polinomio de mayor grado en el algoritmo de control.

Para presiones de ducto extremadamente bajas por debajo de 2Pa, cuando la velocidad del flujo de aire cae por debajo de 0,2 m / s, un procedimiento especial protege al controlador de las oscilaciones no deseadas y la tensión mecánica en el actuador, manteniendo el amortiguador en posición de espera estática. Cuando la presión del conducto se recupera a un valor operable, el controlador vuelve al estado de funcionamiento normal: control de flujo de aire.

Toda la funcionalidad básica y avanzada está empaquetada en una caja VAV con una unidad compacta de actuador / controlador difícil de distinguir de los dispositivos VAV estándar.

Las características que hacen que OPTIMA LV-R sea sobresaliente

  • Controlador de flujo de aire variable compacto e independiente de presión - tipo electrónico.
  • Rango de control de la velocidad del flujo de aire 0,2 - 6 m / s (velocidad en ductos de igual tamaño)
  • Sonda de medición adaptativa para lecturas de presión dinámica altamente eficientes en todo el rango de velocidad 
  • Algoritmo avanzado para el control apropiado del flujo de aire incluso a presión estática del conducto subliminal (2 Pa)
  • Rango de operación ∆P 2 - 600 Pa
  • La menor restricción posible de la sección transversal para determinados parámetros de presión / flujo que resultan en baja pérdida de presión, bajo ruido
  • Aplicación de la inexactitud. 5% en todo el rango de control.
  • Clase de fugas 4C acc. A EN 1751 a presión hasta 1000 Pa.
  • Conjunto completo de funciones de operación y anulación (Abrir, Cerrar, Vmin, Vmax)
  • Dimensiones para conductos de aire: diámetro 100 - 400 mm.

Peter Duffek
Systemair

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