سیستم حجم متغیر VAV

سیستم حجم متغیر (variable air volume) نوعی از سیستم تهویه مطبوع بوده و ساده ترین سیستم آن شامل مجموعه ای کانال است که در حالت سرما دمایی حدود ۱۳ درجه سلسیوس را تامین می کند.

وجه تمایز سیستم های حجم متغیر از دیگر سیستم ها استفاده از جعبه VAV درون کانال است. جعبه هوای متغیر به ترموستات متصل است و می تواند درجه حرارت اتاق را کنترل کند. امروزه سیستم های VAV می توانند تغییر در بار سرمایشی و گرمایشی مورد نیاز ساختمان را تامین کنند. این کاهش در قدرت  فن  تا حد زیادی در   و هزینه صرفه جویی می کند. سیستم VAV با باز و بسته کردن دمپر هوا در درون محفظه اختلاط بارهای مختلف در اتاق ها کنترل می کند. به طور مثال اگر در یک اتاق سرمای بیشتری مورد نیاز باشد دمپر بیشتر باز شده تا هوای بیشتری را در آن ناحیه منتشر کند (شکل سمت چپ). با باز شده دمپر، فشار استاتیکی کانال افت کرده و سیگنالی به فن برای زیاد کردن حجم هوا ارسال می شود. بر عکس اگر اتاقی خیلی خنک باشد دمپر به آرامی بسته شده تا هوای کمتری انتشار یابد(شکل سمت راست).

انواع گوناگونی از سیستم های VAV شامل فن و کویل های گرمایشی وجود دارد. این تنوع به دلیل وجود برخی اثرات منفی است که ادامه به آن پرداخته می شود.

شماتیک از سیستم VAV

شکل فوق اجزای اصلی یک سیستم VAV را نشان می دهد که شامل هواساز، محفظه اختلاط، فیلتر، کویل های سرد و گرم، فن، کانال، جعبه VAV و دیفیوزر می باشد، علاوه بر اجزای نام برده شده این سیستم نیاز به آب گرم و سرد برای تامین گرمایش و سرمایش نیز دارد. چیلر، بویلر و مبدل حرارتی این آب را فراهم می کنند. حال به شرح جزییات بیشتر می پردازیم:

دیفیوزر

دیفیوزر جزئی از سیستم است که در نهایت هوا را منتشر می کند. این دریچه ها، سرعت و حجم هوایی که از دمپرها  عبور می کند، تنظیم می کنند. در سیستم های VAV دیفیوزر های با شکاف خطی نسبت به مقطع مربعی ترجیح داد می شود. این شیارهای خطی به پلنوم متصل بوده و در زمانی که نیاز به هوای کمتری داریم، توزیع یکنواخت تری را ایجاد می کند. در صورت استفاده از مقاطع مربعی، هوای سرد پس از خروج از دریچه به جای گردش در اتاق، به کف آن می رود.

اجزای جعبه VAV

بدنه: به محفظه در برگیرنده مجموعه گفته می شود.

ورودی: مقطع دایره ای شکل است که جعبه را به کانال متصل می کند.

دمپر: دمپر جزئی است که با باز و بسته شدن آن حجم هوای ورودی تغییر می کند.

شفت دمپر: ابزاری است که اجازه گردش دمپر  را می دهد. شفت متصل به موتور بوده و با ترموستات نیز در ارتباط است.

فن: جزئی از جعبه است که سرعت هوا را تغییر می کند.

کویل: این کویل ها به جعبه اضافه شده تا حجم و سرعت هوا را با توجه به درجه حرارت طراحی شده اتاق تامین نماید.

ترموستات: در فضا قرار گرفته و درجه حرارت اتاق را کنترل می کند.

انواع سیستم VAV

سیستم  عادی

 یک سیستم عادی شامل یک دمپر و یک جعبه VAV بوده که حجم هوای اتاق را کنترل می کند. هنگامی حجم هوای اتاق به حجم طراحی شده رسید دمپر بسته می شود.

سیستم VAV با فن

افزودن فن به جعبه VAV کارایی جعبه را بهبود بخشیده و جریان هوا را هنگامی که اتاق به دمای طراحی رسیده اما حجم هوا کم است تامین می کند. فن معمولا برای هنگامی تنظیم شده که ۵۰% دمپر بسته باشد.

سیستم  VAV با کویل بازگرمایش

کویل های باز گرمایش به جعبه افزوده شده تا حجم هوا را زمانی که فضا به دمای طراحی نزدیک باشد، بهبود بخشد. هنگامی که دمپر تا ۵۰ در صد بسته شود، این کویل ها هوا را گرم می کند. وقتی که هوا بیش از حد گرم شد حجم زیادی هوا وارد می شود تا کیفیت فضا بهبود یابد.

مزایای سیستم VAV

راندمان

این سیستم ها راندمان بالایی دارند چرا که با کمترین حجم هوا می توان به شرایط دمای طراحی دست یافت. با بسته شدن دمپر هوا در جعبه، فن در هواساز با سرعت کمتری کار کرده و مقدار بار کمتری در کویل ها جریان می یابد. در اصل یک سیستم VAV به بویلر، چیلر و هواساز اجازه می دهد تا بهینه تر کار کنند.

کنترل دمای یک ناحیه خاص

از آنجایی که ترموستات به جعبه VAV متصل است توانایی کنترل دما در یک اتاق خاص ممکن می شود. اتاق های با یک بار خاص معمولا به یک جعبه متصل می شوند و اتاق های با بار متفاوت می توانند به یک هواساز متصل شوند.

هزینه

این سیستم ها بسیار موثر بوده و دارای هزینه اولیه کمی می باشند. سیستم های عادی که نیازی به لوله و کویل نداشته از لحاظ نصب و نگه داری ارزان تر می باشند.

انعطاف پذیری

این سیستم ها انعطاف پذیری بالایی دارند مثلا می توانیم جعبه VAV را از یک کانال برداشته و در کانال دیگری قرار دهیم در صورتکیه بار اتاق ها یکسان باشند.

معایب سیستم VAV

سرعت باد در شرایط طراحی

هنگامی که یک اتاق به شرایط طراحی برسد، حجم هوای ورودی کم می شود. این کاهش، سرعت هوا را کم کرده و اتاق از شرایط آسایش دور می شود. برای غلبه بر این مشکل یک فن به جعبه VAV اضافه می کنند که البته هزینه بیشتری دارد.

فضای مورد نیاز

نصب جعبه VAV چه به صورت عمودی یا افقی به فضا نیاز دارد. به عنوان یک قاعده کلی طول مجرای کانال افقی قبل از جعبه باید سه برابر قطر ورودی باشد تا شرایط ورود هوا محیا شود. در مسیرهای عمودی نیز نیاز به ۱۸ اینچ ارتفاع است که در سقف های کوتاه یک مشکل است.

ناتوانی در تامین همزمان سرما و گرما

در بسیاری ساختمان ها نیاز به استفاده همزمان از گرما و سرما و در برخی اتاق ها وجود دارد. هنگامی که سیستم سنتی VAV کویل نداشته باشد تامین این شرایط همزمان ممکن نخواهد بود. این مشکل را با نصب کویل در جعبه VAV برطرف می کنند.

محل نصب جعبه VAV

از آنجا که جعبه در کانال قرار می گیرد باید در بالاتر از سقف باشد. در سقف های کاذب این امکان وجود دارد اما در سقف های گچی باید جایی برای دسترسی به جعبه در نظر گرفته شود.