Pomimo rosnącej wśród projektantów i instalatorów świadomości co do działania systemów wentylacyjnych, nadal spotyka się wiele przypadków, w których regulatory przepływu powietrza instalowane są w sposób uniemożliwiający ich poprawne działanie. Jak uniknąć błędów w montażu regulatorów?

Najczęściej problem złego montażu instalacji odkrywa się dopiero w momencie, gdy użytkownik lub inspektor skarży się na ilość powietrza dostarczanego do pomieszczeń, w których przebywają ludzie. Takie zarzuty pojawiają się zwykle wtedy, gdy w pomieszczeniu szybko robi się duszno lub wyczuwane są przeciągi. Jeszcze rzadziej kwestie odpowiedniej dystrybucji powietrza identyfikowane są na etapie kontroli protokołów pomiarowych przed odbiorem obiektu, ponieważ wady bywają zwyczajnie ukrywane i przemilczane.

Błędy w montażu regulatorów, których warto unikać

Błędy w opracowaniu protokołów pomiarowych instalacji najczęściej wynikają z nieumiejętności wykonywania pomiarów, z braku czasu na przygotowanie raportów z pomiaru, a nawet ze zwykłej nieuczciwości osoby przeprowadzającej pomiary i z chęci szybkiego przeprowadzenia instalacji kosztem odbiorcy. Między innymi dlatego, w przypadku wystąpienia jakichkolwiek problemów z wartością przepływu objętościowego powietrza w końcowym elemencie instalacji, bardzo często winą obarczany jest regulator przepływu powietrza zamontowany w instalacji, a problem zgłasza się do producenta z zarzutem, że urządzenie pracuje nieprawidłowo.

Rzetelne pomiary instalacji wentylacyjnej i analiza wyników kluczem do rozwiązania problemu

Mało kto sprawdza w pierwszej kolejności poprawność montażu urządzenia, sposób wykonania instalacji wentylacyjnej, spręż dyspozycyjny na danej odnodze lub chociażby napięcie zasilania czy sygnał sterujący do urządzeń. A to właśnie sposób działania i montażu urządzeń weryfikujemy w pierwszej kolejności, by zdiagnozować problem i znaleźć rozwiązanie.

Znajomość dostępnych rozwiązań pomoże eliminować problemy

Bez wątpienia częstą przyczyną problemów w obiekcie jest znaczne ograniczenie powierzchni dostępnych pod instalację, co wynika ze sposobu projektowania obiektów lub konieczności dokonywania poprawek w już istniejących budynkach. Projektując oraz tworząc systemy wentylacyjne, w pełni rozumiemy takie powody. Staramy się służyć naszym Klientom poradą i zaproponować im rozwiązania dopasowane do możliwości danego obiektu. Jednak najważniejsza jest znajomość dostępnych rozwiązań i działań, które zapobiegają skutkom nieprawidłowego montażu lub je minimalizują. Należy tutaj zaznaczyć, że poszczególne typy regulatorów CAV i VAV różnią się nie tylko parametrami użytkowymi, takimi jak np. zakres przepływu powietrza, dopuszczalne ciśnienie pracy, opory przepływu, szczelność, ale również dokładnością regulacji oraz minimalnymi zalecanymi odległościami od łuków, trójników itp. Błędy w montażu regulatorów wynikające z nieprawidłowego montażu urządzenia zależy zarówno od klasy urządzenia i zastosowanych w nim układów regulacji, jak i wykorzystywanego elementu pomiaru przepływu objętościowego.

Zła interpretacja deklaracji producenta dotyczącej błędu regulacji urządzenia

Warto również zwrócić uwagę na deklarowany przez producenta błąd regulacji urządzenia: czy jest wyrażany względem wartości zadanej przepływu czy Vnom. Deklaracja wartości „od Vnom” często oznacza, że błąd regulacji należy liczyć od maksymalnej wartości przepływu, którą urządzenie jest w stanie regulować. Przykładowo dla urządzenia z zakresu pracy 50–300 m3/h błąd 10% Vnom należy interpretować jako 10% z 300 m3/h dla każdej nastawy. Oznacza to, że błąd jest stały i może wynieść 30 m3/h, co dla wartości nastawy przepływu 50 m3/h daje widełki błędu od 20 do 80 m3/h.

Sposób definiowania dokładności regulacji

W efekcie błąd względem nastawy 50 m3/h wynosi nie 10%, a aż 60%. Tak więc mamy tutaj pierwszy aspekt, na który należy zwrócić uwagę, a mianowicie dokładność regulacji i sposób jej definiowania. Oczywiście im tańsze urządzenie, tym układ regulacji jest prostszy, a co za tym idzie – mniej precyzyjny i bardziej narażony na błędy, szczególnie przy nieprawidłowym montażu.

Jak wybrać regulator najlepiej dopasowany do obiektu?

Przede wszystkim przyjrzyjmy się ofercie producentów i ustalonemu przez nich podziałowi regulatorów. Można je sklasyfikować następująco:

Wpływ odcinków prostych na działanie regulatorów

Aby dobrze zrozumieć, jak zamontowanie przed regulatorem elementu zaburzającego przepływ powietrza wpływa na pracę urządzenia, warto w pierwszej kolejności zobrazować przepływ powietrza w najczęściej spotykanych kształtkach, czyli trójniku i kolanie:

Na prezentowanych analizach przepływu widać, jak zaburza się struga powietrza podczas pokonywania poszczególnych elementów instalacji. Struga w obu przypadkach przykleja się do górnej ścianki kanału. O ile w przypadku kolana stabilizacja następuje po odległości ok. 1,5 D od łuku, to w przypadku trójnika jest to około 3 D. Bardzo duże zaburzenie przepływu przy krawędzi wewnętrznej elementu sprawia, że w odległości około 1 D blisko 80% całej wartości przepływającego powietrza trafia do górnych 50% kanału. Umiejscowienie regulatora w takiej odległości sprawia, że urządzenie nie może prawidłowo pracować, nie mówiąc już o przypadku, gdy nie zachowa się żadnego odcinka prostego.

W przypadku zamontowania regulatora CAV w takiej odległości siła naporu powietrza na przegrodę jest nierównomierna. W związku z tym, w zależności od sposobu montażu, błąd przepływu może być albo zawyżany na skutek silniejszego otwarcia przegrody (np. montaż mechanizmu przodem w stronę obserwatora), albo zaniżany na skutek zbytniego przymknięcia (np. montaż mechanizmu po przeciwległej – względem pozycji obserwatora – stronie kanału). Najkorzystniejszym rozwiązaniem mogłoby się okazać w tym przypadku zamontowanie urządzenia mechanizmem do góry lub w dół tak, aby oś napędowa przegrody przebiegała w pionie, jednak nie daje to 100-procentowej pewności, że problem zostanie wyeliminowany całkowicie. Na pewno taki montaż pozwoli zminimalizować błąd regulacji, ponieważ różnica napływu powietrza wywierała różny nacisk na poszczególne połowy przegrody regulacyjnej prostopadle do osi napędowej przegrody. W tym miejscu należy jednak podkreślić, że wciąż jest to montaż niezalecany przez producentów.

Podobnie może być w przypadku regulatora VAV z konwencjonalnymi elementami spiętrzającymi, z listwą pomiarową lub kryzą. Element spiętrzający w postaci pojedynczej listwy, umiejscowiony poziomo, przy tak nierównomiernym przepływie mógłby być w zasadzie całkowicie omijany przez główną strugę powietrza. W efekcie regulator mocno otwiera przegrodę, żeby utrzymać zadany przepływ. Jednocześnie ze spiętrzenia na listwie wynikałoby, że przepuszcza dużo mniej powietrza niż w rzeczywistości. Zmiana współczynnika kalibracyjnego (tzw. K-factor), szczególnie w przypadku trójnika, również nie rozwiązuje problemu, ponieważ trudno wyznaczyć przewidywalną charakterystykę. Przy mniejszych przepływach struga szybciej rozpływa się laminarnie po całym przekroju kanału (generując zupełnie inny charakter spiętrzenia), przez co regulator przepuszcza zbyt mało powietrza.

Inaczej jest przy większych prędkościach przepływu: wówczas (ze względu na przyklejenie się strugi do górnej części kanału) możemy nieświadomie doprowadzić do tego, że regulator będzie przepuszczał więcej powietrza. Tak naprawdę regulator musiałby mieć dwa oddzielne współczynniki kalibracyjne. Innym rozwiązaniem jest obrócenie regulatora w taki sposób, aby listwa znajdowała się w pionie (dodatkowo można stosować blachę perforowaną, by szybciej wyprostować strugę powietrza). Jednak blacha perforowana generuje duże opory przepływu i dodatkowy hałas, co nie zawsze jest akceptowalne i dopuszczalne – zwłaszcza z punktu widzenia użytkownika. Należy pamiętać, że jedynie producent może zmienić K-factor, zachowując przy tym procedury kalibracji.

Analizując powyższe uwagi, można stwierdzić, że drugim aspektem, na który należy zwrócić uwagę, jest rodzaj mechanizmu sterującego i elementu spiętrzającego. Przekłada się to na dokładność regulacji i na wymagania co do stosowania odcinków prostych. Jeżeli pojawia się problem, niwelowanie błędu następuje poprzez położenie elementu spiętrzającego w urządzeniu.

Odpowiednia kalibracja regulatorów to podstawa. Co jeszcze zaburza pracę regulatorów?

Za elementy zaburzające przepływ przed regulatorem należy uznawać trójniki, kolana, dyfuzory, konfuzory, kształtki, tłumiki (szczególnie prostokątne), flex elastyczny itp. – czyli elementy, które powodują zaburzenie przepływu laminarnego bezpośrednio przed regulatorem. Niestety wykonawcy często uznają, że to nie ma dużego wpływu („bo to tylko tłumik”, „to tylko redukcja” itd.). Jednak najczęściej w takich przypadkach problem leży właśnie w tych elementach. Zdarza się również, że nieprawidłowy przepływ przez regulator generuje większy hałas – zarówno do kanału, jak i do otoczenia. Kwestie te przyczyniają się do występowania problemów z odbiorami instalacji i komfortem dalszego użytkowania takich pomieszczeń.

Warto również pamiętać, że lepiej umieścić dłuższy odcinek prosty przed regulatorem, niż zachować wymagany odcinek prosty za regulatorem kosztem odcinka prostego przed nim. Korzystniejszym rozwiązaniem w przypadku braku miejsca jest całkowita rezygnacja z odcinka prostego za regulatorem, by zwiększyć odcinek prosty przed nim, ponieważ odcinek przed ma większy wpływ na poprawność pracy regulatorów przepływu.

Nieumiejętna kalibracja regulatorów nie rozwiąże problemu

Częstym błędem popełnianym przez instalatorów próbujących „ratować” obiekt bez przyjazdu serwisu producenta jest „kalibracja” regulatora poprzez korektę wartości Vnom lub zmianę zakresu pracy Vmin i Vmax. Takie zabiegi przynoszą jedynie chwilowe zaspokojenie potrzeby i na dłuższą metę pozwalają co najwyżej na odebranie budynku, jednak w czasie eksploatacji użytkownicy na okrągło będą się skarżyć na niewydolną wentylację. Należy się wystrzegać takich sytuacji, ponieważ mogą one spowodować tylko więcej problemów niż korzyści. Kalibracja regulatorów wpływa na przepływ objętościowy powietrza oraz poprawne funkcjonowanie urządzenia.

Kalibracja regulatorów, jak uniknąć problemów

W wielu przypadkach można po prostu unikać problematycznych sytuacji poprzez stosowanie regulatorów VAV wyposażonych w zwężkę Venturiego, takich jak RVL-R firmy SMAY. Urządzenie to pracuje poprawnie przy montażu nawet bezpośrednio za trójnikiem, co potwierdzają zarówno przeprowadzone badania, jak i symulacje CFD. Osiągnęliśmy to dzięki wielu obliczeniom, symulacjom komputerowym i testom laboratoryjnym. Są to urządzenia pozwalające zachować najlepszą skuteczność regulacji w trudnych warunkach zabudowy. Dodatkowo dzięki optymalnemu kształtowi zwężki produkty te mają najniższe spośród obecnie oferowanych na rynku prędkości przepływu – już od 0,45 m/s. Pozwala to na montaż urządzeń o większych średnicach, co zmniejsza opory instalacji. W ten sposób uzyskujemy również niższy poziom mocy akustycznej emitowanej do otoczenia, a dodatkowo ułatwiamy montaż, bo odcinki proste przed urządzeniem nie są konieczne.