W dzisiejszym artykule omówimy przepustnice powietrza stosowane w centralach wentylacyjnych, oraz wspomnimy o przepustnicach regulacyjnych stosowanych w kanałach wentylacyjnych. Elementy te pełnią bardzo ważną funkcję w systemach wentylacyjnych, zapewniając kontrolę nad dopływem powietrza. Skupimy się głównie na przepustnicach stosowanych w centralach wentylacyjnych, ale wspomnimy też krótko o ich roli w systemach wentylacji ogólnie.

Wstęp – co to jest przepustnica?

Przepustnica jak sama nazwa wskazuje służy do przepuszczania powietrza albo całkowitego lub częściowego zamykania jego przepływu. W kanałach wentylacyjnych bywa stosowana jako element regulacyjny przepływu i rozdziału powietrza na odgałęzieniach kanałów głównych. W takim przypadku stopniem otwarcia przepustnicy regulujemy przepływ powietrza w danym odgałezieniu, a następnie dokonujemy pomiarów wydajności aż do uzyskania zgodności przepływu z projektem.

Obowiązek montażu przepustnic wynika z przepisów zawartych w ustawie dotyczącej warunków technicznych budynków (rozdział VI dotyczący wentylacji i klimatyzacji). Zgodnie z tymi wymaganiami, instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne muszą być wyposażone w przepustnice, które powinny być umieszczone w miejscach umożliwiających regulację działania instalacji oraz odcięcie dopływu powietrza z zewnątrz i wypływu powietrza z wnętrza budynku.

Inteligentne systemy sterowania przepustnicami mogą automatycznie otwierać je i dopuszczać powietrze do określonego pomieszczenia, gdy wykryją obecność ludzi – np. przez czujniki ruchu, oświetlenia lub inne rozwiązania. Wówczas, aby utrzymać wydajność systemu w innych pomieszczeniach, układ powinien być połączony z falownikiem, który automatycznie zwiększa wydajność centrali, gdy aktywujemy dodatkowe pomieszczenia.

Rodzaje przepustnic

Przepustnice dzielą się na jedno- i wielopłaszczyznowe. Przepustnice jednopłaszczyznowe całkowicie zamykają dopływ powietrza w kanale wentylacyjnym, wypełniając jego przekrój. Jeśli przepustnica ma dodatkowe uszczelnienie, może całkowicie odciąć przepływ powietrza i zapewnić całkowitą szczelność. Przepustnice wielopłaszczyznowe z kolei są wyposażone w gumowe uszczelki na końcach łopatek, które po zamknięciu dociskają się do siebie, zapewniając pełną szczelność. Przepustnice stosowane w centralach micro-clima zapewniają szczelność przy ciśnieniach nie przekraczających 2500 Pa.

Przepustnice w centralach wentylacyjnych

Zasadniczo w centralach wentylacyjnych stosujemy przepustnice odcinające oraz regulujące.

W centralach wentylacyjnych z wylotami o przekroju prostokątnym stosujemy zawsze przepustnice wielopłaszczyznowe. Przepustnice jednopłaszczyznowe są stosowane jedynie w małych centralach z wylotami o przekroju okrągłym.

W centralach wentylacyjnych przepustnice pełnią kluczową funkcję i każda centrala powinna mieć co najmniej jedną przepustnicę odcinającą w przypadku centrali nawiewnej lub wyciągowej albo co najmniej 2 przepustnice w przypadku centrali nawiewno-wyciągowej

Przepustnice odcinające

Przepustnice odcinające montuje się na wlocie do części nawiewnej centrali oraz na wylocie z jej części wywiewnej. Uniemożliwia to po zamknięciu przepustnic dopływ powietrza do centrali. Przepustnice odcinające są sterowane siłownikami ze sprężyną powrotną, co jest kluczowe w przypadku zaniku zasilania. Po wyłączeniu centrali przepustnica automatycznie się zamyka, uniemożliwiając grawitacyjny przepływ zimnego powietrza przez centralę. Brak lub uszkodzenie mechanizmu samoczynnego zamykania przepustnicy w wielu przypadkach może prowadzić do zamrożenia nagrzewnicy.

Położenie przepustnic odcinających i przepustnic by-passu

Przepustnice regulacyjne

Drugim rodzajem przepustnic stosowanych w centralach wentylacyjnych są przepustnice regulacyjne. Występują one w przypadku urządzeń z odzyskiem ciepła na wymiennikach krzyżowych i przeciwprądowych oraz w układach z recyrkulacją powietrza lub w układach tzw. szybkiego grzania.

Zgodnie z Rozporządzeniem Komisji Europejskiej nr 1253/2014 z dnia 7 lipca 2014 r., dotyczącym wymogów tzw. Ekoprojektu dla systemów wentylacyjnych, wszystkie dwukierunkowe systemy wentylacyjne (nawiewno-wywiewne) muszą być wyposażone w urządzenie do odzysku ciepła (UOC) oraz posiadać obejście tego urządzenia, czyli tzw. bypass.

Wymóg ten ma na celu zwiększenie efektywności energetycznej systemów wentylacyjnych poprzez umożliwienie omijania wymiennika ciepła w sytuacjach, gdy odzysk ciepła nie jest pożądany, na przykład podczas chłodnych nocy latem, gdy chcemy schłodzić pomieszczenia świeżym powietrzem zewnętrznym. By-pass jest miejscem w centrali wentylacyjnej, gdzie zawsze musi być zamontowana przepustnica..

Przepustnice na wymiennikach krzyżowych i przeciwprądowych

W wymiennikach krzyżowych i przeciwprądowych by-pass pozwala ominąć wymiennik odzysku ciepła w określonych sytuacjach. Jest to przydatne latem, w sytuacjach gdy chcemy wyłączyć odzysk ciepła lub zimą, gdy zaszronienie lub oblodzenie wymiennika mogłoby obniżyć jego efektywność. W takiej sytuacji algorytm działania automatyki centrali wentylacyjnej będzie przeciwdziałał temu zjawisku na 2  sposoby:

Sposób pierwszy polega na okresowym zamknięciu lub zmniejszeniu przepływu powietrza po stronie nawiewnej, pozostawiając pełną wydajność po stronie wyciągowej. W takiej sytuacji dysproporcja powietrza spowoduje podgrzanie wymiennika ciepłym powietrzem wyciąganym z pomieszczenia powodując odszronienie wymiennika.

Wadą takiego rozwiązania jest okresowe powstawania podciśnienia w pomieszczeniach.

Drugi sposób polega na pozostawieniu pełnych strumieni powietrza w części nawiewnej i wyciągowej, ale przepuszczenie części powietrza nawiewanego przez by-pass, z ominięciem wymiennika ciepła W takim przypadku, analogicznie jak w poprzednim dysproporcja ilości powietrza przepływającego przez wymiennik po stronie nawiewnej i wyciągowej spowoduje odszronienie wymiennika.

To rozwiązanie także posiada wady, gdyż w momencie niskich temperatur i przepuszczenia części powietrza by-passem temperatura powietrza za wymiennikiem ciepła spada, powodując zwiększone zapotrzebowanie na ciepło nagrzewnicy.

W powyższych algorytmach sterowania kluczową rolę pełnią właśnie przepustnice powietrza, bez których nie byłaby możliwa realizacja tych algorytmów.

Komora mieszania i recyrkulacja powietrza

Komora mieszania w centralach wentylacyjnych wyposażona jest w trzy przepustnice, które pozwalają na częściową lub całkowitą recyrkulację powietrza. Możemy regulować udział powietrza świeżego i recyrkulowanego w zakresie od 0% do 100%. Funkcja ta jest szczególnie przydatna np. w obiektach sportowych lub halach widowiskowych, gdzie centrala wentylacyjna może regulować udział powietrza świeżego zależnie od ilości osób przebywających w pomieszczeniach.

Wówczas przepustnice powietrza za pomocą stopnia otwarcia dopuszczają określony procent powietrza zewnętrznego, a pozostałą jego część zawracają z części wyciągowej oszczędzając w ten sposób energię potrzebną do grzania lub chłodzenia. Układy z recyrkulacją mogą być połączone np.  czujnikiem dwutlenku węgla CO2 lub innymi czujnikami. W przypadku czujnika CO2 zależnie od ilości osób przebywających w pomieszczeniu i ilości generowanego dwutlenku węgla, układ automatyki będzie zwiększał udział powietrza zewnętrznego dążąc do obniżenia stężenia CO2.

Dodatkową, cenną funkcją układów z recyrkulacją, jest możliwość stworzenia funkcji tzw. szybkiego grzania. Funkcja ta jest szczególnie pożądana np. w halach widowiskowych i widowiskowo-sportowych, które nie są wykorzystywane i ogrzewane/chłodzone w sposób ciągły, a jedynie podczas wydarzeń na nich się odbywających. Wówczas przed wydarzeniem, albo np. po nocnym wyłączeniu centrala załącza się, zamyka całkowicie przepustnice powietrza zewnętrznego, otwierając jednocześnie na 100% przepustnicę recyrkulacyjną i w krótkim czasie dzięki temu nagrzewa/ochładza pomieszczenie, a po osiągnięciu żądanych parametrów powietrze przełącza się na tryb z udziałem powietrza zewnętrznego.

Położenie przepustnicy komory mieszania/szybkiego grzania

Sterowanie przepustnicami

Zwykle przepustnice są sterowane automatycznie, choć w prostych i budżetowych układach bywa stosowane również sterowanie ręczne. Wówczas przepustnica jest wyposażona w uchwyt, który umożliwia jej ręczne otwarcie lub zamknięcie. Ważne jest, aby przepustnica poruszała się płynnie i bez oporu, co zapewnia jej poprawne funkcjonowanie i świadczy o właściwym montażu.

Mechanizm działania przepustnicy – urządzenie powinno swobodnie się otwierać i zamykać

W układach ze sterowaniem automatycznym każda przepustnica jest wyposażona w 1 lub więcej siłowników, które będą w sposób automatyczny nimi regulowały.

Zależnie do rodzaju przepustnicy każda z nich musi posiadać siłownik odpowiedni do funkcji, którą pełni.

Siłowniki przepustnic odcinających

W przepustnicach odcinających stosujemy siłowniki ON/OFF ze sprężyną powrotną. Sprężyna w momencie braku zasilania automatycznie zamknie przepustnice zabezpieczając wnętrze centrali wentylacyjnej i system kanałów przed penetracją powietrza zewnętrznego. Brak lub niesprawny mechanizm samooczynnego zamknięcia przepustnicy w momencie braku zasilania może być brzemienny w skutkach i doprowadzić np. do zamrożenia nagrzewnicy centrali.

Siłowniki przepustnic by-passu i recyrkulacji

Do realizacji opisanych wyżej funkcji sterowania by-passem oraz komorą mieszania (recyrkulacji) stosuje się siłowniki 0-10V. Sygnał 0V to całkowite zamknięcie przepustnicy, 10V to całkowite otwarcie, a każda wartość pośrednia to częściowe otwarcie.

Przepustnice układów szybkiego grzania

W przepustnicach szybkiego grzania stosuje się najprostrzy rodzaj siłownika – siłowni ON/OFF. Umożliwa on jedynie 2 stany położenia przepustnicy – albo jej całkowite otwarcie – albo zamknięcie

Regulatory VAV i CAV

Regulator VAV (Variable Air Volume) i CAV (Constant Air Volume) to nic innego jak element regulujący połączony z przepustnicą. W regulatorach tych parametrem regulowanym jest przepływ powietrza, który może być zmienny w regulatorach VAV, lub stały w regulatorach CAV.

Podsumowanie

Przepustnice pełnią kluczową rolę w centralach wentylacyjnych, wpływając na efektywność i bezpieczeństwo pracy systemu, a także zapewniając komfortowe warunki w pomieszczeniach. Dlatego podczas przeglądu centrali wentylacyjnej bardzo ważne jest dokładne sprawdzenie poprawności działania przepustnic, gdyż szczególnie zimą awaria ich samoczynnego zamykania może być brzemienna w skutkach.

Warto dodać również, że nasza firma wykonuje również na specjalne zamówienia przepustnice o dowolnej wielkości i dowolnych wymiarach.