3 - Kari Thunshelle, Sintef

Teknologi for et bedre samfunn

Solstrandkonferansen 2013

1

Kari Thunshelle SINTEF Byggforsk

Innregulering av ven?lasjon – UCordringer med VAV-‐ og CAV i samme anlegg (Behovstyrt ven?lasjon)


•  Vi har gåL fra VAV i enkelte rom ?l VAV "over alt" •  Behovsstyring øker kompleksiteten i anlegget •  Det tar lang ?d å innregulere anlegget slikt at det virker slik man

ønsker •  Innregulering av VAV anlegg krever en helt ny kompetanse ut

over grunnleggende innreguleringsmetodikk •  Automa?kk – en gråsone mellom elektro og VVS

2

Et ikke uvanlig scenario

Teknologi for et bedre samfunn 3

Frem?den er behovsstyrt! "Byggereglene blir stadig strengere -‐ alt annet kan man bare glemme", Understreker administrerende direktør Morten Lie i Statens bygningstekniske etat (BE) Kilde Norsk VVS 01.11.11.

Krav i nye bygg fra 2015 Krav ved rehabilitering fra 2020

DIBIK: •  Nye hus: Krav ?l

Passivhusnivå i nye bygg fra 2015

•  Rehabilitering: Krav ?l passivhusnivå fra 2020


Frem?den er behovsstyrt! Lavenergiprogrammet: Kunnskapsbehov for å innføre passivhus som standard:

Stram behovsstyring av oppvarming, venGlasjon, lys og utstyr er helt avgjørende for å få et reelt lavt energibehov.

•  Installasjoners energibruk må behovsstyres •  Ven?lasjon og belysning – størst potensial

4


Marienlyst -‐ Norges første passivhusskole

5

Sentralt i Drammen – eid av Drammen kommune En av flere case-‐studier i ZEB Planlagt for 550 elever fra 8.-‐10. trinn Bygges ferdigs?lt sommer 2010, i bruk fra

september Ca 50 ansaLe og 470 elever Skolen har behovsstyrt venGlasjon med roterende

v.gj., co2-‐føler og temperaturmålere Belysning styrt av bevegelsessensorer, og

modulerende dagslysstyring, noe LED Sentralvarme i alle gulv, aernvarme/varmepumpe Varmeabsorberende glass, automaGsk solskjerming

på fasade mot sør og vest Røykluker kan ven?lere på varme dager, naLkjøling


Lucmengder TEK 10 § 13-‐3. Ven$lasjon i byggverk for publikum og arbeidsbygning

•  I byggverk for publikum og arbeidsbygning skal friskluc?lførsel på grunn av forurensninger fra personer med leL ak?vitet være minimum 26 m3 pr. Gme pr. person. Ved høyere ak?vitet skal friskluc?lførsel økes slik at luckvaliteten blir ?lfredss?llende.

•  GjennomsniLlig friskluc?lførsel skal minimum være 2,5 m3 pr. Gme pr. m2

gulvareal når bygningen eller rommene er i bruk og minimum 0,7 m3pr. Gme pr. m2 gulvareal når bygningen eller rommene ikke er i bruk. Kravet skal ivareta behov for å ven?lere bort lukt og emisjoner fra bygningsmaterialer og inventar

6


TEK10-‐krav = behovsstyring

Rom i bruk: Tilført lucmengde > 26m3/h*personer + 2,5m3/h*areal Rom som ikke i bruk i driRsGden: I drics?d: Tilført lucmengde > 2,5m3/h*areal Utenom driRsGden: Tilført lucmengde > 0,7m3/h*areal

7


To hovedtyper av VAV-‐anlegg

•  Anlegg med spjeldop?malisering •  Trykkstyrte kombinasjonsanlegg

8

Teknologi for et bedre samfunn May-2002-JL 9

Enkel trykkstyring CAV gren på enden av VAV gren

Ps

VAV VAV VAV VAV VAV VAV

CAV


Enkel trykkstyring VAV gren på enden av CAV gren

Ps

CAV CAV CAV CAV CAV CAV

VAV


Trykkstyrte anlegg

•  Mange varianter •  VAV på enden av en gren •  CAV på enden •  Mer kombinerte anlegg

11


Trykkstyrte sonespjeld -‐ uCordringer

•  Rik?g plassering av trykkfølere, deres nøyak?ghet og trykk-‐setpunkt avgjørende for energibruk og funksjon

•  Sensorer fanger ikke opp endringer – kun omfordeling •  Høyt setpunkt gir struping, høy SFP og for høy energibruk •  Lavt setpunkt gir gir risiko for VAV-‐enheter uten autoritet og

dermed ubalanse Anbefalt innreguleringsmetode sonespjeld: •  Velg passende set-‐punkt, gjør orienterende målinger •  Innreguler CAV ven?ler mot hverandre og CAV strenger mot

hverandre •  Juster evt setpunkt slik at det blir så lavt som mulig før VAV

spjeld programmeres og CAV reguleres mot VAV •  Kontroller at alle VAV-‐enhetene får nok luc samt

luchas?ghet ved minimumslucmengde

12


Trykkstyrte kombinasjonsanlegg

•  Følg vanlig innreguleringsprosedyre for CAV ven?ler og strenger –  Åpne alle spjeld, overstyr automa?kk (skal ikke regulere) –  Orienternede målinger, indeks og referanse –  Ven?ler mot hverandre, bi-‐grenkanaler, grenkanaler og hovedlucmengde

•  UCordringer ligger i innregulering av CAV mot VAV –  Finn indeks og referanse –  Kvalifisert vurderingav behov for videre justering

•  Trykkstyring: –  Vurder set-‐punkt ut fra forholdstallene på grenene –  Så lavt set-‐punkt som mulig

•  Programmer VAV-‐speld og la anlegget regulere •  Kontroll

–  Kontroller VAV-‐enhetne på maks og min lucmengde som for anlegg med spjeldop?malisering

–  Kontrollmål CAV enheter som for standardanlegg

13


Anlegg med spjeldop?malisering

•  Direkte kontroll med alle spjeld fra op?mizer

•  Vet både spjeldposisjon og lucmengde

•  Regulerer vice direkte ut fra behov. •  Kontroll på endringer i anlegget i det

de oppstår.

14


Erfaringer spjeldop?malisering

•  Gode eLer inntuning •  Energieffek?ve anlegg •  Mange VAV-‐spjeld pr op?mizer med hyppige endringer kan gi pendling (Grini 2010) •  Dyrest •  Økt kompleksitet •  Rask innregulering

15

Teknologi for et bedre samfunn May-‐2002-‐JL PM VAV / Lars van der Haegen/JL

16

Presise lucmengde målinger under innreguleringen...

...takket være fabrikk kalibreringen

Teknologi for et bedre samfunn May-‐2002-‐JL PM VAV / Lars van der

Haegen/JL 17

Belimo VAV Trend for Analysering av: • Tilførsels trykk • Trykk variasjoner • Spjeld posisjon • LuRmengde • Visualisering av reguler-‐ings evnen • Referanse signal • Måleverdi • Spjeld vinkel • Rom dynamikk …


•  Hvilke lucmengder skal vi dimensjonere for? •  Avstander ?l reguleringsenheter •  Måleteknikk •  SFP-‐krav •  Minimum/maksimumslucmengder •  Noen vanlige feilkilder •  Ak?ve ?llucsven?ler – eliminerer noen problemer

18

Krav ?l prosjektering/uCørelse

Kilde: Rockwool


To typer Sam?dighet – dimensjonering og beregning

Maksimal samGdighet •  For dimensjonering

–  Type bruker, ak?vitet & antall –  70 – 100% –  NB Temperatur!

BrukssamGdighet •  For energiberegninger

–  Kontorbruk: 20% -‐ 60% (drics?d) –  Lucmengde: 40 – 70% (CAV) –  Energi RealisGsk sniY 50/50

19

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

90 %

100 %

1 10 100

Antall forserbare avtrekkspunkter betjent av kanalsegmentet

sam

tid

igh

etsf

akto

r fo

r ka

nal

seg

men

t

80 %60 %40 %20 %

Sannsynlighet for bruk av forsering i et avtrekkspunkt


Behovsstyring ja, men hvilket behov?

Dimensjonering av anlegg •  Sjekk maksimal behov og maksimal sam?dighet– dimensjonerende

-‐ type rom, ak?vitet, antall brukere etc •  Sjekk normalbruk

-‐  Hva slags lokaler? Mye kontorer? Tilstedeværelse? Fordeling av kontor og andre type lokaler på kanalneL – jevnt fordelt eller ikke?

•  Vurder regulering og trykkfall. For å klare SFP-‐krav må ikke trykkfallet være for høyt. Type

regulering (trykkstyring/spjeldop?malisering) og dimensjon påvirker •  Sjekk minimumslucmengder og at anlegget da vil fungere som ?ltenkt

-‐  Spesielt på grenspjeld kan mimimumslucmengder bli svært små i forhold ?l maksimal, og reguleringsproblem kan oppstå

NB! GjennomsniYlig luRmengde brukes ved energiberegning (NS 3031 og NS 3701) – ikke ved dimensjonering av anlegg!


Krav i NS 3031

Energiberegninger basert på gjennomsniYlig venGlasjonsluRmengde ut fra –  GjennomsniLlig lucmengde i drics?den –  Lucmengde utenfor drics?den

•  Der ikke nærmere beregninger er gjort kan gj.sniL i drics?den reduseres med 20% i forhold ?l dimensjonerende lucmengde (CAV)

SFP beregnes ved gjennomsniYlig trykkfall

–  det vil i praksis si gjennomsniLlig lucmengde og struping.

21


Velg vice i forhold ?l normal drics?lstand


SFP og lucmengde – kontroller!

( )( )

( )( )iiv

Ni

iivieNi

iivNi

iiNi

etqtqSFP

tqtPSFP

Δ∑

Δ∑=

Δ∑

ΔΣ∑=

=

=

=

=

,1

,,1

,1

1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1r , Fraction of maximum flow rate

Frac

tion

of m

ax S

FP

PoorNormalGoodIdeal

r ²

Unødvendig struping langs kritisk vei!


Autoritet

•  VAV-‐spjeld er bladspjeld avrundet i topp og bunn.

•  I åpen posisjon gir en endring i spjeldvinkel på 1-‐2˚ liten endring i lucmengde

•  Spjeld regulerer best i området +/-‐45 ˚, en liten endring i spjeldvinkel gir endret lucmengde

•  Endret behov påvirker trykkforholdene i kanalneLe, tar noe ?d før systemet tar høyde for endringen.

•  Påvirker nabo-‐enheter. Trykkfall når enhet med endret behov åpner, naboenhet åpner for å kompensere

•  Med spjeld lukket typisk 50% trenger liten justering

•  Indeksven?l maks 80% åpen (72 ˚), øvrige spjeld typisk maks 70%

24


VAV-terminalen: en lukket

reguleringskrets

Δp

0 – 10 V

Motor

Regulator

Trykkføler Motorens gangtid er avgjørende for stabiliteten.


•  VAV-‐enhetene har både et målekors og et spjeld •  God reguerling krever gode målinger av lucmengde

•  For å få gode målinger kreves et utviklet has?ghetsprofil i kanalen foran målekorset

•  ELer bend, avgrening, spjeld, lydfeller etc •  DeLe gjelder for VAV-‐enheter på lik linje som andre

målepunkter

26

Plassering av VAV-‐enheter kan påvirke regueringen


Anbefalte minsteavstander

Anvisning 16-‐7 anbefaler : •  Sirkulære kanaler: 5D før målepunkt, 2D eLer •  Rektangulære: 6Dh før målepunkt, 2Dh eLer •  Gjelder både pga innregulering og måling. •  Korte avstander krever spesielle hensyn, kanskje ekstra spjeld, og

gir mindre gode målestrekk


Utvikling av has?ghetsprofil

Målenøyak?ghet ved montasje eLer T-‐rør


For stor dimensjon på VAV-‐spjeld på grenen

•  Krav ?l SFP gjør at man ønsker lavere trykkfall i anlegg og gjør romsligere prosjektering •  Behovsstyring kan gi perioder med svært lave lucmengder i forhold ?l maksimal

sam?dighet.

•  Problemer med regulering hvis minimumslucmengdene for små i forhold ?l størrelsen på VAV-‐enheten, spesielt på grenspjeld

•  VAV-‐enhetene opererer med has?gheter i området 1,2-‐6,0 m/s (rimelige trykkfølerer). Reguleringen baseres på måling av differansetrykk over et målekors. Under 1,2 m/s klarer enheten ikke lenger å måle og dermed regulere. Den viser den 0 lucmengde.

•  0 luc betyr at spjeld åpner for å få mer luc. Mister kontroll på lucmengder og får ubalanse i anlegget

•  Nyere enheter kan ha større nøyak?ghet, ned mot 0,6m/s, men da må deLe spesifiseres. •  Vmin kan minimum seLes ?l lucmengden ved 1,2m/s (0,6m/s)

Kontroller både maks og minimum luRmengde ved prosjektering!

29


TEK krav ?l SFP •  SFP = Viceeffekt/lucmengde [kW/m3*s]

–  Viceeffekt er summen av effekten på ?llucsvica pluss effekten av avtrekksvica

–  Totallucmengde defineres her som den største av ?llucs-‐ og avtrekkslucmengdene i anlegget

•  SFP = Anleggstrykkfall/ total virkningsgrad

•  Total virkningsgrad –  ηm= virkningsgrad motor –  ηk= virkningsgrad kracoverføring –  ηm= virkningsgrad vice –  ηm= virkningsgrad turtallsstyring

•  Total virkningsgrad for vicesystemet – 30 -‐70%

•  Krav i TEK10: –  Boligbygning≤ 2,5 kW/ (m3/s) –  Øvrige bygninger≤ 2,0 kW/ (m3/s)

•

+∑=

V

PPSFP avtil )(

[ ]kPap

SFPtot

tot

ηΔ

=

tvkmtot ηηηηη ⋅⋅⋅=


Sensorer

•  Kvalitet og plassering kan påvirke reguleringen •  Sensi?ve -‐ trykk, temperatur og fuk?ghet avh. av blant annet teknologi og materialvalg. •  Målenøyak?gheten påvirkes over ?d slik at det er behov for jevnlig kalibrering for de

fleste av sensorene. •  Effekten av aldring av lyskilde og elektronikk avh måleprinsipp, materialvalg og

omgivelser. •  Fleste sensorleverandører angir leve?d > 15 år

Hvordan sikre sensorkvaliteten? •  Sammenlignbare data – standard ( ikke sammenlignbare i dag) •  Kreve 3dje parts kontroll (40 % av 208 sensorer hadde for stort avvik, 15 sensortyper– ingen var iht

egen spesifikasjon) •  SeL krav ?l måleusikkerhet •  Bruke måleusikkerheten ved lucmengdestyring •  ”NaLkontrollere” med SD-‐anlegget – (CO2 sensorer: utelucnivå) •  På forhånd avtalt økonomisk kompensasjon

31


Andre forhold

•  Polaritet er en vanlig koblingsfeil. Sjekk at denne er rik?g for alle enhetene før du begynner innreguleringen.

•  Girutløser (svart knapp): "synchroniza?on": –  Motor ?l enten fullt åpen eller fullt lukket –  Synkronisert med mekanisk stopp –  Løser problem med avvik som bygger seg opp over ?d,

f.eks når spjeld er åpnet eller endret uten strøm på

•  Målekors kan over ?d ha behov for rengjøring –  Frakoble posi?v trykkslange

32


Ak?ve ?llucsven?ler

•  BenyLet i GK siL kontorbygg i Asker -‐ rehab •  BenyLet i Miljøhuset GK, Norges første

passivhus yrkesbygg, dokumenteres i FOR KLIMA!

•  Presise, også ved lave lucmengder •  Mye automa?kk er prefabrikkert – lite koblingsfeil •  Ikke nødvendigvis dyrere enn "trykkstyring"

33


Dokumentasjon av anlegg med CAV og VAV

•  Som for standard klassiske anlegg for CAV-‐enheter : For hvert målepunkt –  Målested (etg, gren,ven?lnr) –  Prosjektert verdi samt maksimalt ?llaL avvik –  Målemetode (se 16-‐7) –  InstrumenLype (fabrikat, modell) –  Instrumentnummer –  Kalibreringsbevis for instrument samt dato for siste kalibrering

•  Som for spjeldop?maliseringsanlegg på VAV-‐enheter •  SPF-‐verdi for anlegget

34


Kontroll og dokumentasjon – anlegg med spjeldop?malisering

•  To testscenarier: –  maks sam?dighet –  Minimum i alle soner –  Kontroller hver VAV-‐boks for maks og min –  Noter ønsket pådrag, lucmengde spjeldvinkel (i grader og %)

•  Sam?dighet: –  Normalt 50-‐80%, ikke 100% –  Tvangsstyring i ulike soner, f.eks for 80% kjøres 80% på Vmaks og 20% på Vmin –  BenyL soner, for tes?ng av Vmaks

•  Hvorfor tester vi også for Vmin? –  Sjekk at ikke lucmengden går ?l 0 –  Vmin I alle rom bortseL fra eL med Vmaks – får personen I deLe rommet den lucen han

trenger? –  Lav SFP-‐verdi utenfor bruks?d (struping)

35


Hvordan tvangsstyre ?l Vmaks og Vmin?

•  Alle enhetene I bygningen –  Overstyre romregulatoren (CO2/temperatur). Kan oce gjøres sentralt via SD anlegg –  Bruke op?mizer vil å s?lle alle VAV-‐boksene sam?dig. Raskt!

•  Det enkelte rom –  Ved bruk av såkalt "ZTH" – håndholdt kommunikasjonsboks –  Ved bruk av PC med egnet programvare, f.eks PC Tool

36


Hvordan dokumentere?

•  Den enkle varianten: Skrive inn I SINTEFs protokoll. Finnes på regneark, enkelt og greit

•  Den proffe varianten : Bruke PC Tool eller ?lsvarende program. Kjøre en fuksjonstest og lagre rapport for hver VAV-‐boks

37 PM VAV / Lars van der Haegen/JL



Dokumentasjon av SFP i overleveringsprotokoll

SFP-‐verdi ved definerte driRsGlstander •  Anlegget tvangskjøres ?l maks lucmengde

–  Hovedlucmengder måles (leses av) –  Viceeffekter leses av eller måles -‐ SFP beregnes –  For anlegg med %dimensjon av maks må lucfordeling defineres

•  Anlegget tvangskjøres ?l redusert lucmengde (defineres i prosjektet, % og fordeling) –  Hovedlucmengder måles –  Viceeffekter leses av eller måles -‐ SFP beregnes

39

•

+∑=

V

PPSFP avtil )(


Måling av SFP

•  Effektmåling – komplisert og farlig – i el-‐tavla! •  3 fase neLanalysator – tangamperemeter ikke godt nok •  P-Watt, U-Volt, I-Amp, PF=Power Factor

Hioki 3196

Qualistar 8334

PFIUP ⋅⋅⋅= 3

Chauvin Arnoux type 8334B


SFP regnes ut fra ak?v effekt

Strøm og spenning ikke er i fase. Spenningen ligger foran, typisk for induk?ve laster som en motor er. Ser vi på spenningen for alle fasene sam?dig, er de tre fasene er forskjøvet 120° i forhold ?l hverandre, som de er i et 3-‐faset anlegg

41

AkGv effekt (kW) – den effekten som motoren gjør seg nyLe av, og som vi betaler for ReakGv effekt (VAR) -‐ er et mål for strøm som går i systemet uten å skape noen effekt for motoren. For at det skal bli effekt, må strøm og spenning være ?lstede sam?dig Tilsynelatende effekt (kVA) – vektorsummen av ak?v og reak?v effekt


7.6.1 Barrierar for innovasjon i byggesektoren •  Den store prosentandelen av små føretak og det

rela?vt låge kunnskapsnivået •  Kortvarige samarbeidsrelasjonar •  Mange forskjellige sluLprodukt

•  Raske endringer krever oppdatert kompetanse

42

Meld. St.28 Melding ?l Stor?nget Gode bygg for eit betre samfunn


Spørsmål

43


NS 3700 og 3701

GjennomsniYlige luRmengder i driRsGden: •  Grunnlag for

energiberegning – ikke dimensjonering!

•  ForutseYer presis behovsstyring!

Nye begreper: •  Andel

primærareal •  PersonteYhet •  Tilstedeværelse i

driRsGden


Kontroll og dokumentasjon – anlegg med spjeldop?malisering

•  To testscenarier: –  maks sam?dighet –  Minimum i alle soner –  Kontroller hver VAV-‐boks for maks og min –  Noter ønsket pådrag, lucmengde spjeldvinkel (i grader og %)

•  Sam?dighet: –  Normalt 50-‐80%, ikke 100% –  Tvangsstyring i ulike soner, f.eks for 80% kjøres 80% på Vmaks og 20% på Vmin –  BenyL soner, for tes?ng av Vmaks

•  Hvorfor tester vi også for Vmin? –  Sjekk at ikke lucmengden går ?l 0 –  Vmin I alle rom bortseL fra eL med Vmaks – får personen I deLe rommet den lucen han

trenger? –  Lav SFP-‐verdi utenfor bruks?d (struping)

45

Documents

3 - Kari Thunshelle, Sintef