Статьи

Задача регулировки потока воздуха может стоять не только для чистого воздуха, но и так же для загрязненного различными примесями. Данные примеси могут быть твёрдыми частицами или горючим газом. В этом случае следует применять клапаны, которые приспособлены для работы во взрывоопасных средах.

Такие клапаны могут быть: ручные дроссель клапаны, автоматические клапаны постоянного расхода воздуха типа CAV, а так же клапаны переменного расхода воздуха типа VAV.

Клапаны серии VAV во взрывозащищенном исполнении наиболее сложная и дорогая техника, так как клапан имеет измерительный зонд, а так-же электрический привод.

Клапаны серии CAV в этом случае более простая техника, так как они не требуют подвода электрического тока.

Главным в случае применения взрывозащищенных клапанов является их степень взрывозащищенности, которая регламентируется европейским сертификатом Atex или российским техническим регламентом ТР ТС 012/2011. По своей сути ТР ТС аналог ATEX, это облегчает использование европейского оборудования в РФ.

Для примера: наши клапаны серии CAV имеют следующий допуск:

Применяется по категории 2 в зонах взрывозащиты по газу 1 или 2, а также в зонах взрывозащиты по пыли 21 и 22, II 2GD c T80°C.

Что это означает?

Группа оборудования II (категория 2) - взрывоопасная атмосфера, вызванная смесью газ/воздух или пыль/воздух, парами или туманами.

Категория по газу 1 и по пыли 21 - Оборудование с высоким уровнем безопасности. Если неисправность не предвидится или ожидаема. Помещения, в которых иногда возникает взрывоопасная атмосфера, вызванная смесью газов и воздуха, пыли и воздуха, паров или туманов. 

Категория по газу 2 и по пыли 22 - Оборудование с нормальным уровнем безопасности. Для нормальной эксплуатации. Помещения, в которых возникновение   взрывоопасной атмосферы, вызванной смесью газов и воздуха, пыли и воздуха, паров или туманов маловероятны, или же их возникновение очень редкое и имеет короткий временной период.

Т80°C – означает, что максимальная температура воздуха и оборудования не долдна быть выше 80 С

Как было отмечено ранее, для поддержания перепада давления между помещением и коридором  нам требуется обеспечить дисбаланс притока и вытяжки. Дисбаланс нужен для создания либо положительного, либо отрицательного давления.

Для упрощения материала рассмотрим случай, когда в помещении нам нужно поддерживать давление dP>0. В этом случае есть укрупненно три схемы регулирования:

1. С помощью ручных дроссель клапанов. В теории можно обеспечить работу вентиляции с помощью ручных дроссель клапанов. В этом случае приток настраиваем на заданный объем воздухообмена, а вытяжку зажимаем до тех пор, пока не появится требуемое давление. Это самая простая схема, которая в жизни очень плохо работает, так как объем воздуха пропускания через ограждающие конструкции меняется, фильтры меняют пропускную способность, на работу оказывают влияние соседние помещения. В результате избыточное давление наблюдается только при сдаче объекта наладчиком.
2. Применение на притоке и вытяжке клапанов постоянного расхода воздуха типа CAV. Такое решение так же является простым и не дорогим. НА практике применяется только для тамбур-шлюзов и менее важных помещений. В этом случае через клапан на притоке мы подаем больший расход воздуха, а на вытяжке настраиваем CAV клапан на меньший расход воздуха. Такая схема уже стабильно работает при загрязнении фильтров и в сети вентиляции при работе соседних помещений в другом режиме
3. Применение автоматических клапанов: на притоке клапан постоянного расхода воздуха CAV, на вытяжке клапан переменного расхода воздуха с датчиком перепада давления. Данная схема является оптимальной для точного поддержания давления. Клапан CAV настаивается на требуемый расход воздуха для притока, а клапан VAV «запирает» вытяжку с помощью точного датчика перепада давления.

Современная промышленность и объекты медицины предъявляют жесткие требования к микроклимату и загрязнениям (взвешенным частицам) воздуха в помещениях.

Контроль за чистотой подаваемого воздуха отвечает система фильтрации. Однако в технологическом процессе могут выделяться различные загрязнители (химические вещества, взвешенные частицы и т.д.), или эти загрязнители могут попасть в обозначенное помещение снаружи. Поэтому решить вопрос чистоты «чистых помещений» только лишь фильтрацией не получится.

Наиболее часто чистые помещения встречаются в отраслях: медицины, фармацевтическом производстве, производство некоторых видов питания, в электронной промышленности

С целью поддержания определённого качества микроклимата и чистоты часто требуется поддержание специального давления в помещениях или правильнее указать – дифференциального давления/перепада давления.

Дифференциальное давление это разница давления воздуха от одного помещения к другому, как правило коридору, который окружает обозначенное помещение. В чистых помещениях часто требуется поддерживать — положительное или отрицательное давление, что необходимо для предотвращения загрязнения.

В чистых помещениях с положительным перепадом давления внутреннее давление больше, чем внешнее, чтобы предотвратить попадание любых загрязняющих веществ через любое отверстие в чистое помещение, преднамеренное или случайное. Как правило поддерживают избыточное давление от 10 Па до 25 Па. Такого значения достаточно для создания перетока воздуха из чистого помещения в коридор через не плотности.

2. В чистых помещениях с отрицательным перепадом давления внешнее давление выше внутреннего, чтобы предотвратить выход любых потенциально вредных соединений, содержащихся в чистом помещении в окружающую среду. Дифференциальное значение давления также достаточно 10-25 Па

На рынке вентиляции уже давно зарекомендовали себя клапаны постоянного расхода воздуха. Такие клапаны как правило выпускают европейские фирмы, так как объем использования такой продукции в странах ЕС очень большой.

Клапаны, или как их еще называют регуляторы постоянного расхода воздуха, бывают в основном двух типов:

• Клапаны, которые вставляются в воздуховод – для настройки такого клапана его необходимо извлекать из вентиляционной трубы

  

• Клапаны, которые имеют наружную настройку. Такие клапаны как правило металлические.

  

Большое распространение получили клапаны со скрытой настройкой расхода воздуха, так как клапаны оптимизированы по конструкции и изготовлены из пластмассы, а соответственно более приспособлены к массовому производству. Такие CAV клапаны имеют меньшую стоимость, чем стальные клапаны.

В современных и разветвленных системах вентиляции все больше применяется различных регулирующих клапанов. Исторически сложилось, что чаще всего используют ручные дроссель клапаны.

Причина широкого применения проста - такие клапаны очень просты и как правило имеют ручную заслонку, с помощью которой изменяют проходное сечение. Такой клапан представлен на картинке ниже.

В случае применения такого типа клапанов они имеют два существенных недостатка:

1. Требуют грамотного наладчика с измерительным инструментом (анемометром или расходомером) для настройки и измерения расхода воздуха
2. В случае изменения аэродинамики вентиляционной сети, скажем часть потребителей изменила нагрузку, или фильтры забились, в этом случае перепад давления в системе изменится, что приведет к изменению расхода воздуха через ручной дроссель клапан.

Помимо этих недостатков клапан имеет низкую точность настройки, так как его заслонка не предназначена для точной регулировки. Это обусловлено формой круглого диска, в отличии например от клапанов, имеющих диафрагму типа Ирисового клапана.

В связи с этим инженеры во всем мире уже давно используют более современное оборудование для настройки систем вентиляции – клапаны постоянного расхода воздуха или в английской абревиатуре CAV клапан (Constant air flow).

Клапан постоянного расхода воздуха, так же как и обычный дроссель клапан предназначен для регулирования потока воздуха в вентиляционной системе.

Принцип работы клапана постоянного расхода воздуха типа CAV (Constant air flow) основан на автоматическом поддержании настроенного расхода воздуха на шкале при разных давлениях в вентиляционной системе. Таким образом заслонка такого клапана сама регулирует поток, если меняется вентиляционное давление.

Такие клапаны получили широкое распространение в системах вентиляции с фиксированным расходом воздуха.

Они имеют большие преимущества для больших и разветвленных вентиляционных систем, так как при использовании ручных дросселей такие системы сложно настраивать.

То есть главным преимуществом клапанов CAV является простая и быстрая наладка вентсистем. Следует только один раз настроить значение по цифровой шкале, и клапан будет поддерживать заданный расход воздуха при достаточном давлении в вентиляционной системе.

Основной разновидностью клапанов является материал из которого он сделан:

1. Пластиковые клапаны – характеризуются хорошей точностью (5-15%), более низкой ценой, чем металлические CAV клапаны.
2. Клапаны из листовой оцинкованной стали – характеризуются широким рабочим давлением (50-1000 Па) и наружной настройкой цифровой шкалы.

Принцип работы клапанов постоянного расхода воздуха основан на местном падении давления в заужении сечения, образованном заслонкой воздуха. В результате движения воздуха возникает перепад давления на заслонке, который стремится ее закрыть. Сила закрытия уравновешивается встроенной пружиной в конструкцию заслонки. Рисунок ниже иллюстрирует заужение проходного сечения в процессе работы клапана.

Клапаны постоянного расхода воздуха – это регуляторы прямого действия, что означает, что они устроены таким образом, что за счет своего механизма поддерживают постоянный поток. Работа клапанов основана на местном заужении сечения и возникновении перепада давления на заслонке, который уравновешивается пружиной. Именно поэтому клапаны это механические регуляторы, не требующие подведения электрической энергии.

Это является неоспоримым достоинством, но накладывает определённые ограничения – ограничение точности регулировки и определенный диапазон работы (расход и давление).

1. Клапаны различаются по способу установки.

1.1 Существуют клапаны, которые вставляются внутрь вентиляционной трубы, пример представлен на картинке ниже.

Достоинства:

- более дешевая цена в сравнении с металлическими CAV клапанами,

- простая настройка и высокая точность регулирования,

- широкий диапазон рабочего давления: 20-100 Па, 50-250 Па, 150-600 Па.

Недостатки:

 - отсутствует наружная настройка для клапана, так как клапан ставится внутрь трубы,

- не всегда устраивает пластиковый корпус, часто заказчики предпочитают стальной клапан (нормативно не запрещена установка пластиковых клапанов в вентиляционную трубу по пожарным нормам)

- клапан ставят либо на окончании воздуховода перед диффузором, либо требуется дополнительный ревизионный люк для контроля клапана эксплуатацией.

1.2 Клапан постоянного расхода воздуха в металлическом корпусе.

Наряду с распространением вентиляционных систем встает вопрос регулирования, энергоэффективности и качества работы. Для этих целей поменяются разные виды клапанов, такие как: клапан с электроприводом, клапан постоянного расхода воздуха, клапаны переменного расхода воздуха.

Рассмотрим, чем отличается клапан переменного расхода воздуха от обычного клапана с электроприводом.

Обычный клапан+привод может регулировать поток воздуха и выполнять роль полного открытия и закрытия воздушного потока. Сигналом для регулирования потока воздуха должен служить сигнал от автоматики: например когда люди в помещении клапан открыт, когда людей нет в помещении – клапан закрыт. Однако в этом случае тяжело говорить о балансе воздуха, а точнее не известно какой объем воздуха будет поступать в помещение, так как сеть вентиляции намного сложнее чем одно помещение. Так к примеру, если будет закрыто часть помещений, высвободившийся поток воздуха пойдет в открытые клапаны.

Таким образом у такого решения есть одно большое достоинство – низкая цена, и недостатки – не возможность настройки расхода воздуха в системе обычный привод + воздушный клапан.

Для решения проблемы баланса воздуха при переменном режиме работы вентиляции были разработаны клапаны переменного расхода воздуха. Такой клапан имеет в своем составе заслонку, электропривод, датчик расхода воздуха и контроллер, который регулирует текущий расход воздуха в зависимости от команды контроллера автоматики задания/помещения и датчика обратной связи встроенного в клапан.

Таким образом привод клапана VAV всегда знает текущий расход воздуха через него и может его регулировать от общего сигнала автоматики с точностью 5-10%.

Клапаны такого типа получили широкое распространений в следующих системах:

1. Чистые помещения (микроэлектроника, фармацевтика, медицина) – помещение где важен баланс воздуха и имеются филттры, которые в процессе работы могут загрязнятся, а расход необходимо поддерживать в заданном диапазоне
2. Офисные помещения - поддержание расхода воздуха по сигналу автоатики, по потребности или от датчика СО2
3. Производственные помещения - поддержание и регулирование потока воздуха по требованию технологического процесса в производстве.

И последнее на чем следует остановится, это принцип работы датчика расхода воздуха VAV клапана. Принцип работы очень прост и знаком всем вентиляционщикам давно, а так же всем профильным специалистам, он основан на принципе замера расхода воздуха по перепаду давления или основан на принципе замера на «Трубке Пито».

Чаще всего клапан имеет две измерительные трубки, которые интегрированы в клапан и соеденены импульсными трубками с приводом VAV клапана, первая трубка измеряет набегающий поток – динамический напор, вторая трубка имеет измерительные отверстия на противоположной стороне первой и измеряет статический напор. Разница этих напоров имеет прямую зависимость от расхода воздуха.