NO317312B1 - Fremgangsmate og innretning for maling av total stromningsmengde i ventilasjonsanlegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og innretning for måling av total strømningsmengde i et ventilasjonsanlegg som angitt i innledningen i hhv. Krav 1 og 5. En slik fremgangsmåte såvel som en innretning for utførelse av fremgangsmåten er kjent fra SE-A-8791663-0.

Ytelsen av ventilasjonsanlegg er avhengig i stor grad av den totale strømnings-mengde. En gitt minimal strømningsmengde kreves derfor i ethvert ventilasjonsanlegg for å oppnå det ønskede innendørsklima, særlig med hensyn til lave prosentandeler av forurensning i romluften og ønsket romtemperatur ved regulert tilførsel av varme eller kjøling med luften.

Jo større krav det stilles til innendørsklima jo viktigere er det å kunne måle, overvåke og regulere de totale og partielle strømninger i ventilasjonsanlegget. Dersom den totale strømningsmengde fra en sentral enhet avtar med 10 % vil også de partielle strømmer til hvert rom avta med 10 %. Dersom det muliggjøres å overvåke den totale strømningsmengde, kan følgelig de partielle strømmer i hele ventilasjonsanlegget også indirekte overvåkes eller reguleres.

Det er kjent flere fremgangsmåter for strømningsmåling i ventilasjonsanlegg, særlig partiellstrømmer, men disse fremgangsmåter krever enten et ekstra trykkfall med tilhørende energiøkning, generering av støy og økende driftskostnader, eller de krever store strømningsmengder for å oppnå tilstrekkelig målenøyaktighet. Slike store strømnings-mengder forefinnes ikke vanligvis i ventilasjonskanaler og i tillegg er det ofte hindringer, f.eks. i form av bend tett ved målepunktet. Derfor er det vanligvis ikke mulig å oppnå tilstrekkelig målenøyaktighet med visse enkle strømningsmålere, så som såkalte Prandtelrør (som måler dynamisk trykk, f.eks. differansen mellom totaltrykk og statisk trykk) eller temperaturfølsomme elektriske komponenter (f.eks. en resistor, hvor resistansen avhenger av temperaturen og følgelig også av strømningsmengden av kjøleluften). For tilfredsstillende målenøyaktighet innenfor et stort strømningsområde kreves det videre at strømningsmåleren er anbrakt i en rett kanalseksjon med en avstand på omtrent fem kanaldiametere før og omtrent tre kanaldiametre etter målepunktet.

En annen kjent fremgangsmåte er beskrevet i den innledningsvis nevnte publiserte svenske patentsøknad SE-A-87016663-0 hvor trykkfallmålingen utføres på sugesiden av en sugevifte i et ventilasjonsanlegg.

Viften er anbrakt i et hus og på dens trykkside forbundet med et kanalsystem. En sammentrekningsanordning er anordnet i innløpspartiet av huset på sugesiden av viften og har to trykkmålefølere forbundet med en differensialtrykkmåleinnretning for å bestemme trykkfallet og strømningsmengde.

Sammentrekningsanordningen, f.eks. i form av innstillbare avledere, er innstillbare mellom en helt åpen stilling og en maksimal sammentrekningsdeling (målestilling), som muliggjør bestemmelse av en empirisk kurve for forholdet mellom den målte trykkdifferanse i målestillingen og den tisvarende strømningsmengde.

Denne kjente innretning krever følgelig en betydelig sammentrekning av den totale strømningsmengde under måling mens innretningen er i drift, som resulterer i øket behov for energi, økede driftskostnader og forstyrrende støy.

Dersom måleanordninger eller deler derav er anbrakt i strømningsbanen for et strømmende medium, vil slike måleanordninger eller deler forårsake en viss luftmotstand som det må kompenseres for av et øket energiforbruk. Selv når nevnte måleanordninger eller deler derav støter opp til sidebegrensningene av en mediumkanal, vil det være turbulens og andre fenomen som har en ugunstig virkning på måleresultatene. Endelig er de tidligere kjente måleinnretninger ofte forholdsvis kompliserte og kostbare, som bringer med seg økede kostnader.

Mot denne bakgrunn er formålet med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og innretning som unngår de ovenfor nevnte utlemper og muliggjør måling av den totale strømningsmengde i et viftedrevet ventilasjonsanlegg uten bruk av spesielle sammentrekningsanordninger, som ville påvirke den totale strømningsmengde i en vesentlig grad, som samtidig sikrer pålitelige måleresultater, uavhengig av hvilke forstyrrelser eller sammentrekninger som kan forefinnes i forskjellige deler av ventilasjonsanlegget. Fremgangsmåten og innretningen skal følgelig være generelt anvendbart i ventilasjonsanlegg med frie sugevifter og gi gode måleresultater.

Ytterligere formål er å muliggjøre pålitelig strømningsmåling med enkle anordninger til lave kostnader, både ved installering og under drift og service av ventilasjonsanlegget. I tillegg skal det være mulig å anvende fremgangsmåten og innretningen uten krav til krevende arbeid av personell, f.eks. for regulært oppsyn med anlegget.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at fremgangsmåten har de karakteristiske trekk som angitt i krav 1, og at innretningen har de karakteritiske trekk som angitt i krav 5. Ytterligere fordelaktige trekk ved innretningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen er basert på den forståelse at innløpsbeitngelsene er meget stabile for frie sugevifter, uavhengig av om det er et spørsmål om radielle strømningsvifter, aksielle strømningsvifter eller andre typer av vifter (f.eks. blandede strømningsvifter). Frie sugevifter har følgelig en konisk eller på annen måte avsmalnende innløpsveggparti, dannet som en del av et viftehus eller i form av et separat, ringformet element, slik at luften som strømmer mot viftehjulet ledes jevnt inn i innstrømningsområdet som fører direkte til viftehjulet.

Fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen er i praktiske tester funnet å gi blant annet følgende fordeler: - ubetydelig ekstra trykkfall (mindre enn l % fall av det totale trykk oppnådd av viften)

- enkel installering, selv for eksisterende anlegg,

- lave installerings- og driftskostnader,

- stor allsidighet,

- meget høye og stabile trykkmåleverdier med

firkantstrømkarakteristikk,

- god målenøyaktighet (målefeil mindre enn ±5%) både med demperegulering på trykk- eller sugesiden av viften (med konstant rotasjonshastighet) og med rotasjonshastighetsregulering av viften,

- ingen generering av støy.

De praktiske tester er utført med forskjellige viftestørrelser og med forskjellige typer av viftehjul (såvel forovervinklede som bakovervinklede blad på sentrifugalvifter), alle med gode resultater. Dessuten fremkom det at forskjellige forstyrrelser på innløpssiden eller utløpssiden av viften ikke hadde noen virkning på måleresultatene, f.eks. vanlige rem-driftanordninger eller meget kraftige sammentrekninger på utløpssiden. Et bend direkte forbundet med vifteutløpet har således innvirket med bare ± 0,5 % på målenøyaktigheten.

Den nøyaktige anbringelse av måleføleren er heller ikke kritisk, og monteringen av den kan derfor utføres uten noen spesiell kostbar reguleringsanordning.

I radielle strømningsvifter er innstrømningsforholdene forskjellig i periferiretningen som et resultat av den vanligvis spiralformet utvidende form av viftehuset. De beste måleresultater oppnås her dersom måleføleren eller tilsvarende måleanordninger er anbrakt i nærheten av delen av vifteinnløpsåpningen som er beliggende i det vesentlige mot vifteutløp (utløpsforbindelsen for viftehus) sett i en periferiretning.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel og under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et skjematisk riss av en enhet i et ventilasjonsanlegg, hvor enheten omfatter et hus med vifter, filtre og en varmeveksler, fig. 2 er et perspektivriss av en vifte i enheten på fig. 1, hvor viften er tilveiebrakt med en måleføler i forbindelse med dens innløpsåpning, fig. 3 er et ufullstendig aksialt snittriss av viften på fig. 2 med dens tilknyttede måleføler, og fig. 4a)-d viser forskjellige typer av målefølere.

På fig. 1 er det vist skjematisk en enhet 1 med en varmeveksler og kanalforbindelser 2,3,4,5 opptatt i et ventilasjonsanlegg. Enheten 1 er beliggende i et hus 6 med mellom-liggende vegger 7,8 slik at at det er dannet fire separate kamre 9,10,11,12. Kammeret 9 er forbundet med kanalforbindelsen 2 for å få luft fra utsiden og rommer et filter 13 for filtrering av denne luft, som påvirkes til å strømme til kammeret 12 via en platevarmeveksler 14 sentralt anbrakt i huset 6. Strømningen oppnås ved hjelp av en forsyningsluftvifte 15, og forsyningsluften blåses ut av kanalforbindelsen 4 til et ikke vist kanalsystem med forsyningslutfanordninger (ikke vist) for tilførsel av forsyningsluft i en bygning. Fra liknende vist utløpslutfanordning søkes luften ut fra bygningen via et kanalsystem til kanalforbindelsen 3, fra hvilken denne luften strømmer gjennom et utløpsluftfilter 16, kammeret 10, platevarmeveksleren 14, kammeret 11 og ut via kanalforbindelsen 5 med virkning av en utløpsluftvifte 17 anordnet i kammeret 11.

Det beskrevete ventilasjonsanlegg er konvensjonelt, og utgjør bare et eksempel. Et problem som forefinnes med det meste av slikt utstyr er å opprettholde de ønskede strømningsmengder ved installering og under drift, som omtalt i innledningen.

Ifølge oppfinnelsen måles den totale strømningsmengde (dvs. tilførselen av luftstrømningsmengde og/eller utløpet av luftstrømningsmengde) i ventilasjonsanlegget ved hjelp av en strømningsmåleanordning, fortrinnsvis i form av en spesiell måleføler, som anbringes i umiddelbar forbindelse med innløpsåpningen for en fri sugevifte.

I utførelseseksempelet vist på på tegningen (jf. også fig. 2 og 3) er det montert en måleføler 20 på en holderinnretning 21 nærliggende innløpsåpningen for forsynings-luftviften 15. Viften 15 er en konvensjonell sentrifugalvifte med doble innløp og et viftehjul 22 forsynt med blader og dannet som en dobbelttrommel. De to deler 22a,22b (fig. 3) av trommelen er forbundet av en felles navplate 22c som i sitt sentrum er festet til drivmotorens aksel 22d (fig. 2) et hus 23 omgir viftehjulet 22 og danner på kjent måte en spiralformet utløpskanal som utvider seg langs omkretsen og fører til et vifteutløp 24. Dette utløp er på ikke vist måte forbundet med kanalforbindelsen 4 på fig. 1.

På hver side av viftehjulet (sett i aksiell retning) danner huset 23 et aksialt avsmalnet, avrundet veggparti 25 (bare det høyre veggparti er synlig på fig. 2 og 3) som avgrenser radielt et innstrømningsområde I. I en aksiell retning er innstrømningsområde I avgrenset av linjene (planene) A og B på fig. 3. Henvisningsbetegnelse a angir det trangeste avsnitt av vifteinnløpet, hvor den smaleste del er i planet A, og den bredeste del er i planet B.

Holderinnretningen 21 omfatter en brakett 21a festet til sideveggen 26 av viftehuset 23, med en vertikalt hengende holderarm 21b for å bære måleføleren 20. Dersom det ønskes kan braketten 21a og/eller holderarmen 21b være justerbar for forandring av stillingen av måleføleren 20.

Måleføleren 20 er tilpasset med sin lengdeakse rettet parallelt med sentralaksen L for innløpsåpningen og viftehjulet 22, og har sin utløpsende 20a beliggende i det aksielle sentrale parti I (mellom linjene A og B) av innløpsområdet I forholdsvis tett ved senterlinjen L på den samme side som vifteutløpet 24. Innløpsenden 20A av måleføleren 20 er rett, som vist på fig. 20c, eller forsynt med et bend, en plate eller en kule, som vist på fig. 4a, 4d og 4b, og måleføleren vil følgelig oppta en meget liten del (mindre enn 1 %, fortrinnsvis bare omtrent 0,1 %) av innløpsåpningens areal. Målefølerens lengde er tilpasset lengden a og bredden og anbringelsen av holderarmen. På fig. 4a - 4d er luftstrømningsmønsteret vist med noen hovedlinjer.

Når viften 15 er i drift, suges luft inn gjennom den sentrale innløpsåpning. Strøm-men har sin største hastighet i det radialt ytre parti av innløpsområdet I. Måleføleren er fortrinnsvis anordnet med avstand fra veggpartiet 25, fortrinnsvis på eller tett ved den sentrale akse L, f.eks. en strekning på 0 - 90 %, fortrinnsvis 30 - 50 %, alternativt 30 - 40 % av den minste radius (d/2) av det ringformede innløpsoråde 25.

Ved hjelp av et trykkmåletappehull 29 og via en slange 30 kan en vist differensial trykkmåleinnretning av enhver passende type avføle trykkfallet i forhold til omgivelsene, og med denne som en basis kan den totale strømningsmengde bestemmes. Omgivelsestrykket kan måles på et punkt 31 ved et hjørneparti av kammeret 12, eller naturligvis på ethvert annet passende punkt.

Oppfinnelsen kan anvendes påmange måter innenfor rammen av de følgende krav. Ved "fri sugevifte" er det tilsiktet enhver vifte, f.eks. en sentrifiigalvifte, en aksielt strømmende eller blandet strømmende vifte, som har et fritt innløp på sugesiden og som følgelig ikke er direkte forbundet med en kanal på sugesiden. På den annen side kan viften naturligvis være tilpasset i et kammer, som igjen er forbundet med en kanal på sugesiden, som er tilfelle på fig. 1. Da regnes kammeret som omgivelsene.

Med uttrykket "ventilasjonsanlegg" er det ment enhver innretning eller system som er forbundet med den aktuelle vifte. Det kan være et spørsmål om en meget enkel anordning, f.eks. kun en frittblåsende vifte, eller et mer komplisert system av kanaler både på sugesiden og trykksiden, med tilknyttede avslutningsinnretninger og annet utstyr.

Med "innløpsåpning" er det ment enhver innløpsåpning gjennom hvilken luft suges inn i viften. Sentrifugalvifter har ofte to motstående innløpsåpninger, som i utførelses-eksempelet, og i slike tilfeller kan en strømningsmåleanordning være anbrakt nærliggende en eller begge innløpsåpninger. Det er naturligvis også mulig å anordne mer enn en strømningsmåleanordning ved den samme innløpsåpning. Dersom det anvendes to eller flere strømningsmåleanordninger kan det passende dannes en middelverdi av de målte størrelser.

I stedet for å montere målefølere eller tilsvarende strømningsmåleanordninger på en brakettliknende holderinnretning, kan det anvendes radielle holderarmer anordnet som eiker. Alternativt kan strømningsmåleanordningene i noen tilfeller være opphengt på et skaftfeste for viftehjulet, f.eks. med remdrevede

vifter.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for måling av den totale strømningsmengde i et ventilasjonsanlegg med en fri sugevifte (15) som har sin(e) innløpsåpning(er) i det minste delvis avgrenset langs omkretsen av et ringformet innløpsveggparti (25) som avsmalner i innløpsretningen, hvor strømningsmengden bestemmes ved måling på sugesiden av viften, karakterisert ved måling av trykket på et målepunkt (20a) i innløpsåpningen av viften i innstrømmingsområdet (I), som er beliggende radielt på innsiden av innløpsveggpartiet (25), enten i midten av vifteinnløpet eller innenfor et område halvveis mellom midten og omkretsen av vifteinnløpet, og at målingen utføres bare på tesiden av mediastrømmen, skjønt ikke på lesiden av et legeme som eventuelt er anbrakt i vifteinnløpet, så som et nav, remhjul, eiker e.l.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at målepunktet (20a) er beliggende på innsiden av et ytre radialt plan (B) som utgjør det bredeste avsnitt av vifteinnløpet, hvor det videste avsnitt er beliggende i en aksiell avstand (a) på utsiden av et indre radialt plan (A) som utgjør det smaleste avsnitt av vifteinnløpet, og at målepunktet er beliggende i eller nærliggende det indre radielle plan (A) f.eks. mellom 0 og 20 % av avstanden mellom de to plan (A,B) fra det indre plan (A).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at målingen utføres direkte ved hjelp av minst én trykksensor og/eller at målingen utføres ved avføling av en fysisk parameter som varierer med strømningsmengden , og/eller ved at målingen utføres ved avføling av trykkfallet nær et vifteinnløp.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at en måleføler (20), som bare er åpen ved dens nedstrømsende, anbringes i umiddelbar forbindelse med innløpsåpningen og med sin langsgående akse rettet i det vesentlige i strømningsretningen, og med sin utløpsende (20a) anbrakt ved målepunktet, idet målingen utføres ved direkte og indirekte avføling av et aksielt målt trykk som er i det vesentlige proporsjonalt med den totale strømningsmengde.

5. Innretning for måling av den totale strømningsmengde i et ventilasjonsanlegg med en fri sugevifte (15) som har sin(e) innløpsåpning(er) i det minste delvis avgrenset langs omkretsen av et ringformet innløpsveggparti (25) som avsmalner i innløpsretningen, og omfattende en strømningsmåleanordning (20) med et målepunkt (20a) for måling av strømningsmengden på sugesiden av viften, karakterisert ved at målepunktet (20a) er anbrakt i innløpsåpningen av viften i innstrømmingsområdet (I) av viften, som er beliggende radialt på innsiden av innløpsveggpartiet (25), enten i midten av vifteinnløpet eller innenfor et område helvveis mellom midten og omkretsen av vifteinnløpet, og at målepunktet utgjøres av den eneste åpne ende av en måleføler, hvor den åpne ende åpner med mediumstrømmen, dvs. på dens leside, skjønt ikke anbrakt på lesiden av et legeme som eventuelt er anbrakt i vifteinnløpet, så som et nav, et remhjul, eiker e.l.

6. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at målepunktet (20a) er beliggende aksialt på innsiden av et ytre radialt plan (B) som utgjør det bredeste avsnitt av vifteinnløpet, s hvor det bredeste parti er anbrakt i en aksiell avstand (a) på utsiden av et indre radialt plan (A) som utgjør det nærmeste avsnitt av vifteinnløpet, og at målepunktet er beliggende i eller nær det indre radielle plan (B), f.eks. mellom 0 og 20 % av avstanden mellom de to plan (A,B) fra det indre plan (A).

7. Innretning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at måleanordningen omfatter ) en strømningssensor for direkte måling av strømningsmengden, og/eller at strømningsmåleanordningen omfatter minst én avfølingsanordning (20) for indirekte måling av strømningsmengden ved avføling av en parameter som varierer med strømningsmengden.

8. Innretning ifølge ett av kravene 5-7, karakterisert ved at strømnings- måleanordningen omfatter en åpen måleføler (20) som er anbrakt med sin lengdeakse rettet i s det vesentlige i strømningsretningen og med sin utløpsende (20a) anbrakt ved nevnte målepunkt i innstrømningsretningen (I), og at måleføleren måler et trykk osm er i det vesentlige proporsjonalt med den totale strømningsmengde.

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at målepunktet (20a) er beliggende på eller med en radiell avstand (r) fra sentralaksen (L) for vifteinnløpsåpningen, og at den j radielle avstand (r) er 0 - 90 %, fortrinnsvis 30 - 50 %, alternativt 30 - 40 % av den minste radius (d/2) av det ringformede innløpsveggparti (25).

10. Innretning ifølge krav 5, hvor den frie sugevifte er en sentrifugalvifte (15) med et spiralformet viftehus (23) radialt utover fra viftehjulet, og med et vifteutløp (24), karakterisert ved at målepunktet (20) er beliggende i nærheten av partiet av s vifteinnløpsåpningen som er beliggende i det vesentlige mot samme side som vifteutløpet (24), sett langs omkretsen.