Pomiary kontrolne instalacji HVAC – aparatura, metodyka, przykłady

Mnogość wartości fizycznych, parametrów i punktów pracy instalacji wentylacyjnej, grzewczej czy klimatyzacyjnej, ale i parametrów środowiskowych czy związanych z urządzeniami i budynkiem sprawia, że zagadnienia pomiarowe branży HVAC są bardzo rozbudowane i kompleksowe.

 Wentylacja, klimatyzacja – pomiary parametrów powietrza
Pomiary parametrów fizycznych powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji są ważnym etapem prac kończącym jej powstawanie. Wykonuje się je również jako element okresowej kontroli podczas normalnej eksploatacji układów i instalacji HVACR – czy instalacja zachowuje swoje założone parametry pracy. Kiedy jednak można stwierdzić, że uzyskiwane parametry są odpowiednie i zgodne z projektem? Zweryfikowanie parametrów pracy instalacji i ich zgodności z projektem można wykonać, korzystając z normy PN-EN 12599 „Wentylacja budynków – Procedury badań i metody pomiarowe dotyczące odbioru wykonanych instalacji wentylacji i klimatyzacji". Opisuje ona metodykę wykonywania pomiarów jak i dopuszczalne odchyłki parametrów od wartości projektowanych oraz wymagane dokładności badań. Choć dokładność bardziej uzależniona jest od zastosowanej metody pomiarów, jakości użytego sprzętu i właściwej interpretacji otrzymanych danych pomiarowych.

Najczęściej wykonywane pomiary powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji to:

 pomiary prędkości przepływu powietrza;

• pomiary strumienia objętości powietrza;
• krotność wymian powietrza w pomieszczeniach;
• pomiary temperatury i wilgotności;
• pomiary różnicy ciśnienia;
• próby szczelności instalacji;
• rejestracja parametrów układów.

Kontrola systemu HVAC z użyciem termowizji
Instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne, aby prawidłowo funkcjonowały muszą podlegać regularnym kontrolom i sprawdzianom. Dla szybkiej i bezinwazyjnej kontroli stosuje się termowizję.

 Głównymi zaletami badań termowizyjnych są:

• szybki pomiar, który może wykonać mniej wykwalifikowana kadra;
• możliwość stosowania przy instalacjach jak i masie budynków (przegrodach);
• pomiar rozkładu temperatury;
• prosty zapis i archiwizacja wyników;
• brak ingerencji w instalację.

W systemach grzewczych stosowanie kamer termowizyjnych pomaga w szybki sposób zlokalizować wyciek z rur instalacji wodnej i c.o. Jest to szczególnie korzystne w przypadku instalacji ogrzewania podłogowego, gdyż możliwe jest zlokalizowanie przecieków instalacji oraz przewężeń (spowodowanych np.: nie prawidłowym zagięciem rurki) powodujących nierównomierny rozkład temperatury wzdłuż obwodu grzewczego. W przypadku wycieków ciepłej wody kamera pozwala w bardzo szybki sposób określić lokalizację miejsca wycieku, ponieważ wyciekająca woda rozgrzewa obszar uszkodzenia.

 Akustyczna detekcja nieszczelności instalacji
W branży HVACR dość często usterka polega na nieszczelności instalacji. Dotyczy to zasadniczo każdego rodzaju instalacji, w której znajduje się medium o innym ciśnieniu niż atmosferyczne. Mówimy tu o instalacji c.o., klimatyzacyjnej, wentylacyjnej, sprężonego powietrza, czynnika chłodniczego etc. Szybka metoda wykrywania nieszczelności polega na akustycznej lokalizacji – przy użyciu ultradźwiękowego lokalizatora wycieków. Detektor wycieków wskazuje operatorowi kierunek miejsca wycieku, mierząc natężenie odbieranych ultradźwięków, a następnie dokonując ich konwersji na dźwięki słyszalne w słuchawkach lub wizualizując na ekranie. Zasada działania polega na wykrywaniu i pomiarze niesłyszalnych dla ucha ludzkiego dźwięków o bardzo wysokiej częstotliwości generowanych przez przepływające w miejscu wycieku (pęknięcia, otwory) gazy lub ciecze. Rozchodzące się w powietrzu fale dźwiękowe są generowane właśnie w miejscu ich wycieku, niezależnie od składu chemicznego płynu znajdującego się w systemie (w tym też azotu, czynników chłodniczych i płynów dostających się do wnętrza systemów próżniowych) czy też warunków zewnętrznych (zmian temperatury, wiatru, czy też obecności gazu w otaczającym powietrzu). Nieszczelności w instalacji wodnej przy wykorzystaniu metody ultradźwiękowej wykonuje się, wypełniając instalację sprężonym gazem (jeśli to możliwe). Oczywiście wcześniejsze sprawdzenie nieszczelności wodnej kamerą termowizyjną jest zasadne.

 Rejestratory – dataloggery
Pomiary komfortu środowiska wewnętrznego jak i parametrów związanych z funkcjonowaniem instalacji HVACR wykonywane są bardzo często w już eksploatowanym budynku, w celu optymalizacji pracy, ew. sprawdzenia technicznej pracy budynku. Dane pomiarowe wykorzystywane są w dalszych pracach optymalizacyjnych związanych ze zmniejszeniem zużycia energii pierwotnej budynku lub zwiększenia komfortu pomieszczeń. Rejestratory temperatury i wilgotności są oczywiście najczęściej wykorzystywane, ale dostępne są również rejestratory reagujące na włączanie i wyłączanie oświetlenia ew. mierzące natężenie światła w Lux (optymalizacja automatycznego wyłączania świateł w budynku), rejestratory pracy pomp, wentylatorów. Zbieranie danych z rejestratorów może być w najprostrzy sposób odczytywane z poszczególnych dataloggerów ew. sczytywane radiowo.

Pomiary z użyciem gazów znacznikowych
W metodzie pomiarowej budynków oraz systemów wentylacyjnych, a zasadniczo łącznie w obu wykorzystuje się często gazy znacznikowe – tracer gases. Badane mogą być wtedy parametry skuteczności działania systemu wentylacyjnego jak i nieszczelności instalacji czy budynku. W trakcie pomiarów do instalacji lub pomieszczenia (zależy od tego czego dotyczyć mają wyniki) wprowadzany jest zawsze specjalny gaz znacznikowy. Dla oceny globalnych parametrów mierzony jest przebieg stężeń w powietrzu nawiewanym i wywiewanym, a ich różnica jest matematycznie analizowana. Parametry miejscowe dotyczą miejscowych punktów pomiarowych, które odnoszą się do globalnych wartości.Rozróżnia się trzy metody pomiarów przebiegów stężeń (z gazem znacznikowym):

• metoda obniżania stężenia (step-down method);
• metoda podwyższania stężenia (step-up method);
• metoda stałej emisji (constant emission method).
• Na podstawie analizy wyników pomiaru stężeń gazów znacznikowych stwierdzić można poprawność działania istniejącego systemu wentylacyjnego.

W zależności od metody pomiarowej wyznaczyć można takie parametry jak:

• wymiana powietrza;
• odnowa powietrza;
• efektywność wentylacyjna;
• odprowadzenie zanieczyszczeń.

Literatura:
[1] www.infratec.de, www.geb-info.de 
[2] www.hobodataloggers.com.au 
[3] Mundt, E; et.a: Ventilation Effectiveness, REHVA Guidebook No. 2, 2004.

Autor: dr inż. Maciej Danielak