Pieprasījuma vadīta ventilācija ar KNX: CO2 loģika, VFD un EN 16798-1
Pieprasījuma vadīta ventilācija samazina HVAC ventilatoru enerģijas patēriņu par 30–50%, mainot gaisa plūsmu atbilstoši faktiskajam CO2 līmenim, nevis maksimālajai projektētajai noslodzei. KNX integrē CO2 sensorus, VAV vārstus, VFD un EN 16798-1 II kategorijas prasības.
DCV princips un EN 16798-1 kategorijas
EN 16798-1 (aizstāja EN 15251 2019. gadā) nosaka četras iekštelpu gaisa kvalitātes kategorijas pēc CO2 pārsnieguma virs āra līmeņa. DCV uztur II kategoriju (standarta mērķis birojiem un skolām), nepārtraukti regulējot ventilāciju atbilstoši faktiskajam CO2, nevis maksimālajai noslodzei.
Pastāvīga ventilācija (bāzes variants)
Pastāvīgā ventilācijā ventilators darbojas ar pilnu jaudu neatkarīgi no noslodzes. Sanāksmju telpa 30 cilvēkiem tiek vēdināta ar 100% jaudu pat tad, ja klāt ir tikai 3 cilvēki — tiek izšķērdēti 90% enerģijas daļējas noslodzes periodos.
Uzlabojums ar DCV
DCV uztur minimālo gaisa plūsmu 20–30%, kad telpa ir tukša. Ventilatora jauda ir atkarīga no ātruma kuba: pie 40% ātruma patēriņš ir tikai (0,4)³ = 6,4% no pilnas jaudas. Reālais ietaupījums birojos: 35–50% ventilatoru enerģijas apkures sezonā.
DCV vadības ķēde caur KNX
DCV vadības ķēde caur KNX savieno CO2 sensoru grupu adreses, ETS6 loģiku un VFD vadību caur Modbus TCP. Katrs elements jākonfigurē, lai sistēma uzturētu EN 16798-1 II kategoriju.
DCV vadības ķēde — signālu plūsma
[CO2 sensor NDIR] → KNX TP bus → GA 9/1/room_no (DPT 9.008, ppm) → MDT Logic Module SCN-LOGM.01 (Max aggregation) → GA 9/1/10 (Maximum Zone CO2, DPT 9.008) → MDT Logic Module PI controller → GA 8/0/0 (AHU Fan Speed %, DPT 5.001) → Intesis IN701KNX (KNX/Modbus TCP gateway) → AHU VFD Modbus register 1 (0–20000 = 0–100% speed) → AHU supply fan variable speed Zone VAV parallel path: → GA 9/1/zone (zone CO2) → MDT Logic (zone threshold) → GA 8/2/zone (VAV damper %, DPT 5.001) → KNX 0-10V analogue output → VAV box actuator (Belimo GK230A-SR 0-10V) → Zone supply airflow proportional to CO2
ETS6 PI vadības loģika DCV
MDT Logic Module SCN-LOGM.01 PI funkciju bloks pārvērš CO2 koncentrāciju ventilatora ātrumā. PI regulators uztur CO2 900 ppm (ar rezervi zem II kategorijas robežas 1220 ppm), nepārtraukti mainot ātrumu.
MDT Logic Module PI parametri — DCV
Process variable: GA 9/1/10 (max zone CO2, ppm) Setpoint: 900 ppm (target — margin below 1220 ppm) Output GA: 8/0/0 (AHU fan speed %, DPT 5.001) PI parameters: Proportional gain Kp: 0.1 (fan speed % per ppm deviation) Integral time Ti: 300 seconds Output minimum: 20% (minimum outdoor air for CO2 dilution) Output maximum: 100% AHU Modbus scaling (Intesis gateway MAPS): GA 8/0/0 (0–100% DPT 5.001) → Modbus register 1 Scale: 0% → 0, 100% → 20000 (AHU VFD 16-bit register) At CO2 = 900 ppm (setpoint): fan at 20% (minimum) At CO2 = 1100 ppm (+200 ppm): PI output ≈ 40% At CO2 = 1300 ppm (+400 ppm): PI output ≈ 60% At CO2 > 1500 ppm: PI output → 100%
Daudzzonu DCV ar VAV vārstiem
Atvērtā plānojuma birojos ar vairākām neatkarīgām zonām katrai zonai nepieciešams savs VAV (mainīga gaisa tilpuma) bloks. Centrālais ventilators uztur statisko spiedienu gaisa vadā, bet VAV vārsti regulējas pēc lokālā CO2.
5 zonu VAV DCV — konfigurācija ETS6
Zone VAV boxes: Belimo GK230A-SR (50–200mm duct, 0-10V) → KNX analogue output MDT AMS-0816V.01 (0-10V per zone) Per zone GA mapping: GA 9/1/zone (CO2 ppm) → MDT Logic threshold → GA 8/2/zone (VAV %) CO2 < 700 ppm: VAV at 20% (minimum fresh air) CO2 700–900: VAV 20–50% (linear proportional) CO2 900–1100: VAV 50–80% CO2 > 1100: VAV 100% (maximum zone airflow) Central AHU static pressure control: Duct static pressure sensor (0-10V) → KNX analogue input → GA 8/3/0 (duct static pressure, DPT 9.006, Pa) → MDT Logic PI → GA 8/0/0 (AHU fan speed %) Setpoint: 50Pa duct static pressure AHU fan adjusts speed to maintain 50Pa as VAV dampers open/close All 5 zones satisfied at low CO2: → all VAVs at 20% → duct pressure rises above 50Pa → AHU fan reduces speed → energy saving achieved
Klātbūtnes un CO2 kombinētā loģika
PIR klātbūtnes noteikšanas apvienošana ar CO2 kontroli uzlabo DCV reakcijas laiku — CO2 līmenis paaugstinās 10–15 minūtes pēc cilvēku ienākšanas, bet klātbūtnes noteikšana ir tūlītēja. Kombinētā loģika nodrošina 5 minūšu iepriekšēju gaisa padeves pastiprinājumu, ienākot telpā, pēc tam vadība tiek nodota CO2 balstītai DCV.
Kombinētā klātbūtnes + CO2 loģika — MDT Logic Module
Input GAs:
GA 7/0/zone (PIR presence, DPT 1.001: 0=vacant, 1=occupied)
GA 9/1/zone (CO2 ppm, DPT 9.008)
Output GA: 8/2/zone (VAV damper %, DPT 5.001)
Logic states:
Presence = 0 AND 30 min elapsed → VAV at 20% (standby)
Presence = 1 (first entry) → VAV at 50% for 5 minutes (pre-boost)
After 5 min: CO2 PI takes over
CO2 < 700 ppm: VAV at 30% (low occupancy confirmed)
CO2 700–1000 ppm: VAV PI control 30–80%
CO2 > 1000 ppm: VAV 80–100% (high occupancy)
Presence = 0 for 30 min: → VAV ramps to 20% minimum
Benefits:
- Immediate pre-dilution prevents CO2 spike at meeting start
- Standby mode when room vacated — energy saving
- CO2 control maintains EN 16798-1 during occupationEN 16798-1 II kategorijas atbilstības pārbaude
Pārbaudiet DCV veiktspēju ar reālu noslogojuma testu pirms ēkas nodošanas. Dokumentējiet rezultātus BREEAM un LEED vērtētājiem.
DCV funkcionālais tests — sanāksmju telpa 30 m², 8 cilvēki
Test conditions: Windows closed, HVAC at design conditions 8 people enter meeting room simultaneously Monitor via ETS6 Group Monitor: GA 9/1/zone (CO2) Expected behaviour: T+0 min: CO2 = 420 ppm (outdoor level, room pre-diluted) T+5 min: CO2 rises to ~600 ppm (pre-boost active: VAV 50%) T+10 min: CO2 reaches ~800 ppm → DCV PI increases VAV T+20 min: CO2 stabilises at 900–1100 ppm (Category II) T+30 min: CO2 ≤ 1220 ppm confirmed → Category II maintained Pass criterion: CO2 does not exceed 1220 ppm (Category II) at any point during 30-minute occupied period with 8 occupants Document: CO2 log CSV from ARISTO, peak CO2 value, time to stabilise. Submit to BREEAM/LEED assessor.
AHU Modbus TCP integrācija
Centrālās gaisa apstrādes iekārtas no Swegon GOLD, Robatherm, Klingenburg un līdzīgiem ražotājiem nodrošina Modbus TCP vai BACnet/IP saskarnes KNX integrācijai. Intesis IN701KNX vārteja savieno KNX grupu adreses ar AHU Modbus reģistriem.
Intesis IN701KNX — AHU Modbus TCP signālu tabula
Signal Register Type DPT GA Description 1 1 uint16 5.001 8/0/0 Fan speed setpoint (0–100%) 2 3 uint16 5.001 8/0/1 Fan actual speed (read-only) 3 5 uint16 9.001 8/0/2 Supply air temperature (°C) 4 10 bit 1.001 8/0/3 Filter alarm (0/1) 5 15 uint16 9.006 8/0/4 Duct static pressure (Pa) Register scaling: Register 1 write: 0% → 0, 100% → 20000 (16-bit scale) Register 3 read: same scale, divide by 200 for % BACnet/IP alternative (some AHUs): Use Intesis IN701KNX BACnet/IP variant Object: Analog Value 1 (fan speed setpoint, 0–100%) Same KNX GA mapping — only gateway firmware differs
Enerģijas ietaupījuma aprēķins
DCV enerģijas ietaupījums seko ventilatora līdzības likumam: ventilatora jauda ir proporcionāla ātruma kubam. Darbojoties ar 40% no projektētā ātruma, tiek izmantoti tikai 6,4% no pilnas jaudas — ietaupījums ir ievērojams pat pie mēreniem ātruma samazinājumiem.
Sanāksmju telpas DCV enerģijas ietaupījuma piemērs
Baseline (constant ventilation at design rate, 10 ACH): Fan motor: 800W (3-phase, 15Pa external duct pressure) Annual operating hours: 3,000 h Annual energy: 800W × 3000h = 2,400 kWh DCV (average 40% fan speed during occupied hours): Fan power at 40% speed: 800W × (0.40)³ = 51W Annual energy: 51W × 3000h = 153 kWh Annual saving: 2,400 − 153 = 2,247 kWh At €0.20/kWh: €449/year per meeting room 10 meeting rooms: €4,490/year DCV implementation cost (sensors + logic): ~€3,000 Simple payback: 3000 / 4490 = 0.67 years (< 1 year) Include in LEED EAc1 (Energy and Atmosphere): submit DCV design airflow data and logged actual airflow data to demonstrate measured energy savings
Nodošana ekspluatācijā un gaisa plūsmas balansēšana
Iestatiet DCV loģiku pēc CO2 sensoru uzstādīšanas un pārbaudes. Pārbaudiet visu vadības ķēdi no sensora līdz VFD pirms reālā noslogojuma testēšanas.
| Solis | Darbība | Izpildes kritērijs |
|---|---|---|
| 1 | Iestatiet visu zonu CO2 GA uz 1200 ppm ETS6 Group Monitor (simulējot augstu CO2) | AHU ventilators palielina ātrumu līdz 80–100% PI reakcijas laikā |
| 2 | Iestatiet visus CO2 GA uz 400 ppm (simulējot tukšu ēku) | AHU samazina ātrumu līdz 20% no minimālā 5 minūšu laikā |
| 3 | Pārbaudiet katru VAV droseļvārstu: iestatiet zonas CO2 uz 600 ppm → pārbaudiet droseļvārsta pozīciju | Aizbīdnis atvērts apmēram par 30%; izmēra gaisa plūsmu pie difuzoriem ar anemometru |
| 4 | Gaisa plūsmas balansēšana: salīdzini izmērīto plūsmu ar projektētajām vērtībām | Izmērītā plūsma ir ±20% robežās no projekta; ja nepieciešams, nokalibrē VAV |
| 5 | Reāls noslogojuma tests (8 cilvēki, 30 min, aizvērti logi) | CO2 nepārsniedz 1220 ppm (II kategorija); ieraksti GA vērtības |
Nepieciešama KNX DCV loģikas un AHU integrācijas nodošana ekspluatācijā?
Mēs projektējam un nododam ekspluatācijā KNX pieprasījuma vadības ventilācijas sistēmas — ETS6 PI loģika, Modbus TCP vārtejas konfigurācija, VAV aizbīdņu kalibrēšana un EN 16798-1 II kategorijas verifikācija ar BREEAM un LEED dokumentāciju.
Pieprasīt piedāvājumu →