Вентиляция по потребности с KNX: логика CO2, управление VFD и EN 16798-1
Вентиляция по потребности снижает энергопотребление вентилятора HVAC на 30–50% за счет изменения воздушного потока в зависимости от фактической занятости и концентрации CO2, а не от расчетной максимальной занятости, которая действует лишь часть рабочих часов. KNX обеспечивает интеграцию между датчиками CO2, зональными VAV-заслонками, VFD AHU и целевым показателем качества воздуха категории II по EN 16798-1.
Принцип DCV и категории EN 16798-1
EN 16798-1 (заменивший EN 15251 в 2019 году) определяет четыре категории качества воздуха в помещении на основе концентрации CO2 относительно наружного уровня. DCV поддерживает категорию II (стандартный целевой показатель для офисов и школ) путем непрерывной регулировки скорости вентиляции в соответствии с фактической концентрацией CO2, а не расчетной максимальной занятостью.
Постоянный базовый уровень вентиляции
Вентиляция для расчетной максимальной занятости работает на полной скорости вентилятора независимо от фактической занятости. Конференц-зал на 30 человек, вентилируемый для 30 человек, работает на 100% даже при наличии всего 3 человек — тратя 90% энергии вентилятора в периоды частичной занятости.
Улучшение DCV
DCV работает с минимальным воздушным потоком 20–30%, когда помещение пусто или занято мало. Мощность вентилятора подчиняется закону куба: при скорости 40% вентилятор потребляет только (0,4)³ = 6,4% от полной мощности. Измеренная экономия энергии в офисных зданиях: 35–50% энергии вентилятора HVAC за отопительный сезон.
Цепь управления DCV KNX
Цепь управления DCV KNX связывает групповые адреса датчиков CO2 через логику ETS6 с управлением скоростью VFD AHU через Modbus TCP. Каждый компонент цепи должен быть правильно настроен для поддержания категории II по EN 16798-1.
Цепь управления DCV — поток сигналов
[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
Логика PI-управления ETS6 для DCV
Функциональный блок PI модуля логики MDT SCN-LOGM.01 преобразует концентрацию CO2 в процент скорости вентилятора AHU. PI-контроллер поддерживает CO2 на заданном уровне (900 ppm — запас ниже предела категории II в 1 220 ppm) путем непрерывной регулировки скорости вентилятора.
Параметры PI модуля логики MDT — 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%
Многозонная DCV с VAV-заслонками
В офисах открытой планировки с несколькими независимо занятыми зонами каждая зона требует свой VAV-бокс для подачи правильного воздушного потока на зону. Центральный вентилятор AHU поддерживает статическое давление в воздуховоде, в то время как зональные VAV-боксы модулируют на основе локального показания CO2.
5-зонная VAV DCV — конфигурация 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
Комбинированная логика присутствия и CO2
Объединение PIR-детекции присутствия с управлением по CO2 улучшает время реакции DCV — CO2 повышается через 10–15 минут после прихода людей, а детекция присутствия мгновенна. Комбинированная логика обеспечивает 5-минутный предварительный разбавляющий импульс при входе в помещение, после чего передает управление DCV на основе CO2.
Комбинированная логика присутствия + CO2 — Логический модуль MDT
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 occupationПроверка соответствия категории II по EN 16798-1
Проверьте производительность DCV с помощью реального теста occupancy перед сдачей здания. Документируйте результаты для оценщиков BREEAM и LEED.
Функциональный тест DCV — переговорная 30 м², 8 человек
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.
Интеграция AHU по Modbus TCP
Центральные приточные установки от Swegon GOLD, Robatherm, Klingenburg и аналогичных производителей предоставляют интерфейсы Modbus TCP или BACnet/IP для интеграции с KNX. Шлюз Intesis IN701KNX связывает групповые адреса KNX с регистрами Modbus AHU.
Intesis IN701KNX — таблица сигналов Modbus TCP для AHU
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
Расчет экономии энергии
Экономия энергии DCV следует закону вентилятора: мощность вентилятора пропорциональна кубу скорости. Работа на 40% от проектной скорости использует только 6,4% мощности полной скорости — экономия значительна даже при умеренном снижении скорости.
Экономия энергии DCV в переговорной — пример расчета
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
Ввод в эксплуатацию и балансировка воздушного потока
Введите в эксплуатацию логику DCV после установки и проверки датчиков CO2. Протестируйте всю цепочку управления от датчика до VFD перед тестированием occupancy в реальных условиях.
| Шаг | Действие | Критерий прохождения |
|---|---|---|
| 1 | Установите все групповые адреса CO2 зон на 1200 ppm в Group Monitor ETS6 (имитация высокого CO2) | Вентилятор AHU увеличивает скорость до 80–100% в течение времени реакции PI |
| 2 | Установите все групповые адреса CO2 на 400 ppm (имитация пустого здания) | AHU снижает скорость до 20% минимальной в течение 5 минут |
| 3 | Проверьте каждый VAV-демпфер: установите CO2 зоны на 600 ppm → проверьте положение демпфера | Задвижка открыта примерно на 30%; измерьте расход воздуха на диффузорах анемометром |
| 4 | Балансировка воздушного потока: сравните измеренный расход с проектными значениями | Измеренный расход в пределах ±20% от проектного; при необходимости отрегулируйте калибровку VAV |
| 5 | Тест с реальной occupancy (8 человек, 30 мин, закрытые окна) | CO2 не превышает 1220 ppm (Категория II); запишите значения GA |
Нужна интеграция логики DCV на KNX и AHU?
Мы проектируем и вводим в эксплуатацию системы вентиляции с управлением по потребности на KNX — логика PI в ETS6, настройка шлюза Modbus TCP, калибровка VAV-заслонок и проверка на соответствие EN 16798-1 Категории II с документацией BREEAM и LEED.
Запросить расчёт →