Methodes voor debietsafstelling

Transcriptie

1 OPTIVENT Achtergrondbijlage 10 Methodes voor debietsafstelling Samuel Caillou Xavier Kuborn Paul Van den Bossche Afdeling Klimaat, Installaties en Energieprestatie (CLIE) Onderzoeksgroepen ventilatie en energietechnieken Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf WTCB Versie 29/07/2013 Inhoudstabel 1 ALGEMENE PRINCIPES VAN DE DEBIETSAFSTELLING Hypothese van evenredigheid Basisprincipe GEDETAILLEERDE EVENREDIGE METHODE VOOR DEBIETSAFSTELLING VEREENVOUDIGDE METHODE VOOR DEBIETSAFSTELLING Basishypotheses voor de vereenvoudigde methode... 5 Deze bijlage vormt een aanvulling op de praktijkrichtlijn ventilatiesystemen in woningen die werd opgesteld door het WTCB in het kader van het IWT project Optivent (VIS CO 95076). Deze documenten werden met de grootste zorg opgesteld. Het WTCB kan echter niet aansprakelijk gesteld worden voor eventuele schade die door gebruik van deze informatie zou zijn veroorzaakt. Optivent Achtergrondbijlage 10 - Debietsafstelling v /5

2 Deze bijlage beschrijft de principes van de methodes voor de debietsafstelling van mechanische ventilatiesystemen (systemen B, C en D) die voorzien zijn van een afstelbare ventilator en regelkleppen in elke traject van het netwerk. Het doel van de afstelling is het systeem in staat te stellen om de gewenste mechanische debieten (zoals voorzien bij het ontwerp) te bereiken. De regelklep is in meeste gevallen het ventiel zelf, maar kan ook een plenum, een rooster, een klep in het netwerk of een regelmogelijkheid in een verdeeldoos/collector,... zijn. Voor de concrete toepassing van de debietsafstelling in het stappenplan ventilatie, zie de praktijkrichtlijn, 3.1. Opmerking: deze bijlage is niet van toepassing voor constant volume regelaars en ventilatiesystemen uitgerust met een automatische afstelprocedure. 1 Algemene principes van de debietsafstelling 1.1 Hypothese van evenredigheid De hypothese van evenredigheid is dat de verhoudingen van de debieten tussen de verschillende trajecten van een netwerk constant blijven zelfs als het totaal debiet wijzigt. Figuur 1: Illustratie van de hypothese van evenredigheid. De drukverliezen in het netwerk kunnen beschreven worden in de algemene vorm: ², waar v de snelheid is. Indien C werkelijk een constante was, zou de hypothese van evenredigheid altijd geldig zijn. Maar C hangt af van verschillende parameters die met de snelheid variëren, zoals de drukverliescoëfficiënten (lambda en zêta waarden, zie bijlage berekening van drukverliezen). Deze hypothese is in principe dus slechts geldig voor kleine variaties van de snelheid. Bij hogere variaties van snelheid zullen de debieten in de verschillende trajecten niet perfect proportioneel variëren en zullen sommige onzekerheden verspreid worden tijdens de debietsafstelling. Deze onzekerheid beperkt zich tot ongeveer 2% als het totaal debiet niet meer dan 50% verandert, vandaar het belang om te starten vanuit een netwerk dat op een natuurlijke wijze de gewenste debieten al min of meer bereikt, door een installatie in overeenstemming met een voorafgaande berekening. 1.2 Basisprincipe De afstelmethoden zijn gebaseerd op deze hypothese van evenredigheid, met algemeen principe als volgt: We starten de afstelling van alle regelkleppen om de verhoudingen tussen de debieten van de verschillende trajecten volgens de ontwerpwaarden te bereiken, de absolute waarde van elk debiet is daarbij niet van belang. Bv. een debiet twee keer zo hoog in een badkamer als in een toilet (met ontwerpdebieten van bv. 60 en 30 respectievelijk). Optivent Achtergrondbijlage 10 - Debietsafstelling v /5

3 Vervolgens stellen we de ventilator af om alle debieten (en het totaal debiet) samen te verhogen of te verlagen met een vast percentage om de ontwerpdebieten overal te bereiken. Intermezzo: afstelling van grotere installaties. Meer algemeen kan dit basisprincipe ook toegepast worden op grotere installaties met meerdere niveaus van regelkleppen voor de afstelling. Dan moet de afstelling niveau per niveau uitgevoerd worden, beginnend met het laagste niveau. In het voorbeeld hieronder zal de afstelling als volgt gebeuren: Afstelling van de laagste niveaus: o Afstelling van regelkleppen D1 tot en met D5 om de juiste verhoudingen van D1 tot en met D5 te verkrijgen. o Op dezelfde manier, afstelling van de andere groepen: C1 C5, B1 B5, en A1 A5. Afstelling van het volgende niveau: afstelling van regelkleppen A tot en met D om de juiste verhoudingen van A tot en met D te bekomen, op basis van een debietsmeting ter hoogte van de regelkleppen A tot D, of op basis van een debietsmeting op een eindventiel per groep, bv. A1, B1, C1, en D1. Afstelling van de eventueel volgende niveaus tot, op het eind, de afstelling van de ventilator om voor alle debieten de ontwerpwaarden te benaderen. Figuur 2: Illustratie van een netwerk met meerdere niveaus van regelkleppen voor afstelling. Optivent Achtergrondbijlage 10 - Debietsafstelling v /5

4 2 Gedetailleerde evenredige methode voor debietsafstelling Stap per stap, kan de gedetailleerde methode als volgt beschreven worden (voor een netwerk met slechts één niveau van regelkleppen voor de afstelling): In de mate van het mogelijke: regel de ventilator bij een werkingspunt in overeenstemming met het gewenste ontwerpdebiet. Een afwijking van meer dan 50% moet vermeden worden. Plaats elke regelklep van elke traject in het netwerk in een volledig open stand. Meet de debieten voor elke traject (ventiel) van het netwerk. Bereken de verhoudingen tussen het gemeten debiet en het ontwerpdebiet voor elke traject (ventiel). Het ventiel met de laagste verhouding zal het referentie ventiel zijn en krijgt het nummer 1. De andere ventielen worden ook genummerd van die met de laagste verhouding tot die met de hoogste verhouding. Het ventiel 1, met de laagste verhouding, zal altijd volledig open moeten blijven staan om de uiteindelijke drukverliezen te beperken. Stel vervolgens ventiel 2 af, als volgt: o Zet het ventiel op een bepaalde stand en meet het debiet. Bereken de nieuwe verhouding tussen het gemeten en het ontwerpdebiet voor ventiel 2. o Meet het debiet bij het referentie ventiel1, en bereken de nieuwe verhouding voor dit ventiel. o Deze verhoudingen, van het ventiel 2 en het ventiel 1, moeten zo dicht mogelijk bij elkaar liggen (bv. een verschil kleiner dan 5%). Indien dit niet het geval is, stel ventiel 2 opnieuw af, meet de 2 debieten, en bereken opnieuw de 2 verhoudingen. Stel vervolgens de andere ventielen af in de volgorde (3, 4, 5, ) met dezelfde methodiek zoals hierboven beschreven voor ventiel 2. Het referentie ventiel blijft altijd het ventiel 1. De afstelling van elk ventiel vereist dus meerdere iteratieve stappen bij het af te stellen ventiel en het referentie ventiel (debietmeting, verhoudingsberekening, ). Wanneer alle ventielen werden afgesteld met een verhouding in de buurt van de verhouding van het referentie ventiel, stel dan de ventilator af om minstens het ontwerpdebiet in elk ventiel te bereiken. Dit vereist nog één of meerdere debietsmetingen bij elk ventiel. Deze gedetailleerde afstelmethode kan in principe gebruikt worden in een breed toepassingsgebied, bv. met een groot aantal trajecten (of regelkleppen). 3 Vereenvoudigde methode voor debietsafstelling Naast de gedetailleerde methode hierboven beschreven, is er ook een vereenvoudigde variant die gemakkelijk en snel kan uitgevoerd worden maar die slechts kan toegepast worden binnen bepaalde grenzen, zoals hieronder beschreven. De berekeningen als basis voor deze vereenvoudigde methode vereisen het gebruik van een rekentool. De verschillende stappen van deze vereenvoudigde methode worden beschreven in de praktijkrichtlijn, 3.1, en kunnen uitgevoerd worden met behulp van de voorlopige Optivent Achtergrondbijlage 10 - Debietsafstelling v /5

5 rekentool debietsafstelling ontwikkeld door het WTCB (zie bijlage: Methode debiet afstellen (Optivent) v ). De volgende paragraaf beschrijft alleen de vereenvoudigde hypotheses van deze vereenvoudigde methode. 3.1 Basishypotheses voor de vereenvoudigde methode De veronderstellingen als basis van de vereenvoudigde methode zijn als volgt: Het totaal debiet van de verschillende af te stellen trajecten blijft constant tijdens de afstelling. Bij de afstelling van één regelklep wordt de debietsvermindering van het betrokken traject evenredig toegewezen aan alle andere trajecten. Dit zijn grove vereenvoudigingen want in principe zal het totaal drukverlies van het netwerk variëren tijdens de afstelling met als gevolg een verandering van het werkingspunt van de ventilator, en mogelijk ook een verandering van het totaal debiet (behalve voor ventilatoren met een goede constantvolume regeling). Deze vereenvoudigingen leiden echter tot een beperkte afwijking voor kleine installaties (bv. residentiële toepassingen). De afwijkingen zullen lager zijn met: Een beperkt aantal af te stellen trajecten (en dus ook regelkleppen of ventielen), bv. tot maximum een tiental; Een netwerk gedimensioneerd met een voldoende natuurlijk evenwicht tussen de verschillende trajecten; Een afstelling uitgevoerd bij een debiet ter hoogte van de ventilator dat zo dicht mogelijk het totaal ontwerpdebiet benadert. Optivent Achtergrondbijlage 10 - Debietsafstelling v /5