Лекция 17. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Лекция 17. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Автоматизация систем вентиляции и конди­ционирования воздуха обеспечивает требуемые условия воздуш­ной среды в помещениях, повышение надежности работы систем, включение и отключение их по специальным требованиям (напри­мер, при авариях), сокращение обслуживающего персонала, эко­номию тепла, холода и электроэнергии.

Параметры, наблюдение за которыми необходимо для правиль­ной и экономичной работы систем вентиляции и кондиционирова­ния воздуха, контролируются показывающими приборами, при­чем на щиты автоматизации рекомендуется выносить только приборы контроля основных параметров, отображающих работу си­стем в целом. Приборы контроля промежуточных параметров, ха­рактеризующих работу отдельных элементов и узлов систем, устанавливаются по месту.

Параметры, необходимые для учета и анализа работы оборудо­вания, должны контролироваться самопишущими приборами, а па­раметры, отклонение которых от нормы может привести к аварий­ному состоянию оборудования, браку продукции или к нарушению технологического процесса — сигнализирующими приборами.

Приборы контроля рекомендуется устанавливать:

в системах приточной вентиляции — для измерения темпе­ратуры приточного и наружного воздуха и параметров теплоно­сителя;
в системах приточной вентиляции, совмещенных с. воздушным отоплением, для измерения температуры воздуха в обслуживае­мых помещениях, приточного и наружного воздуха и параметров теплоносителя;
в системах кондиционирования воздуха —для измерения температуры воздуха в помещениях, приточного воздуха, воздуха после оросительной камеры, а также температуры наружного воздуха, относительной влажности воздуха в помещении (при необходимости ее регулирования), температуры горячей воды до калорифера и после него; температуры холодной воды, подводимой к оросительной камере; температуры и давления воды после насо­сов, подающих воду в оросительную камеру.

Выбор системы автоматического регулирования по закону управления (позиционный, пропорциональный, пропорционально-интегральный и др.) зависит от требований к точности поддер­жания регулируемых параметров, динамических свойств объектов регулирования, назначения систем, а также технической и эко­номической целесообразности.

По виду используемой энергии системы регулирования могут быть пневматическими и электрическими.

Рис. 17.1. Схема авто­матизации приточной вентиляционной уста­новки

Пневматические системы автоматического регу­лирования применяют, как правило, при наличии па предприятии сетей сжатого воздуха давлением 0,3—0,6 МПа, а также при уста­новке приборов в пожаро- и взрывоопасных помещениях.

Э л е к т р и ч е с к и е с и с т е м ы автоматического регули­рования используют, когда на предприятии нет сетей сжатого воздуха, а устройство специальных установок для его приготовле­ния экономически нецелесообразно.

Автоматическое регулирование температуры воздуха в систе­мах приточной вентиляции производят смешиванием наружного и рециркуляционного воздуха, изменением теплопроизводитель-ности калориферов или тем и другим способами

При регулировании систем кондиционирования воздуха преду­сматривается поддержание в помещениях заданной температуры, относительной влажности и давления воздуха.

17.2. Автоматизация систем вентиляции. Рассмотрим схему автома­тизации приточной вентиляционной установки (рис. 17.1.). Темпе­ратур)’ воздуха после вентилятора 3 в помещении, горячей воды до калорифера 6 и после него измеряют ртутными термометрами /. Регулятор температуры 2 автоматически регулирует температуру воздуха в помещении, воздействуя на регулирующий клапан горячей воды 4.

В схеме предусмотрены два датчика 5 и 7 температуры для защиты калорифера от замерзания. Первый из них измеряет тем-

пературу теплоносителя в обратном трубопроводе после калори­фера, а второй —температуру воздуха в пространстве между фильтром 8 и калорифером 6.

При работающей вентиляционной установке, при понижении температуры теплоносителя в обратном трубопроводе до 20—25 С вентилятор отключается, а регулирующий клапан полностью от­крывается и обеспечивает подачу теплоносителя в калорифер для его прогрева. Так как замерзание калорифера при положительной температуре входящего в него воздуха невозможно, то нет необхо­димости отключать вентилятор и открывать регулирующий клапан горячей воды. В этом случае датчик температуры, установленный перед калорифером, отключает узел защиты от замерзания.

Датчик температуры воздуха перед калорифером служит также и для защиты его от замерзания в период, когда вентилятор отклю­чен, например в ночное время. Узел защиты в этом случае работает следующим образом. Если температура воздуха перед калорифе­ром (т. е. в пространстве между фильтром и калорифером) станет ниже -|-3° С, клапан 4 откроется и в калорифер поступит горячая вода. После прогрева калорифера и повышения температуры воз­духа в месте чувствительного элемента датчика клапан 4 снова закрывается. Таким образом осуществляется автоматическое двух-позиционное регулирование температуры воздуха перед калорифе­ром при неработающем вентиляторе. Для защиты калорифера при пуске системы предусматривается его предварительный прогрев перед включением вентилятора.

При включении вентилятора подается команда на открытие приемного воздушного клапана (заслонки) с исполнительным механизмом 9.

Рис. 17.2. Схема регулирования нагревания воздуха.

На рис. 17.2 представлены две возможные схемы регулирова­ния нагревания воздуха. Терморегулятор Т (рис. 17.2,а), уста­новленный в потоке подогретого воздуха, в случае отклонения температуры его от заданного уровня воздействует на моторный клапан М/С, который изменяет в необходимом направлении по­дачу теплоносителя в калорифер /С. Этот метод регулирования нагревания воздуха целесообразно применять, когда теплоноси­телем служит вода.

Количество воды, поступающей в калорифер, более или менее пропорционально высоте расположения клапана МК, над седлом. В случае применения в качестве теплоносителя пара эта про­порциональность соблюдается слабее. Поэтому, если для нагре­вания воздуха используется пар, целесообразно применить ме­тод регулирования, изображенный на рис. 17.2.6.

Рис. 17.3. Схема регулирования увлажнения воздуха.

Терморегулятор Т действует на двигатель (сервомотор) СМ, который изменяет положение дрос­сельных клапанов, регулирующих соотношение между возду­хом, проходящим через калори­фер К, и воздухом, проходящим, через обходной канал.

Регулирование процесса увлаж­нения воздуха в форсуночной камере может быть осуществле­но одним из двух методов (рис. 17.3) на основе адиабатного на­сыщения.

Коэффициент αр зависит от коэффициента орошения р, то следует изменить величину последнего. Для этого не­обходимо, чтобы импульсы, исходящие от влагорегулятора В, установленного в помещении, приводили в действие, например, моторный клапан МК, установленный на нагнетательной сторо­не насоса, подающего воду из ‘поддона камеры к форсункам (см. рис. 13.3,а).

Рассмотрим простейшие примеры автоматического регулиро­вания параметров состояния воздуха его охлаждения..

Рис. 17.4. Схема регулирования охлаждения воздуха.

Эта задача может быть решена и иным путем. И при постоян­ных величинах φи ρ можно произвольно изменять конечное влагосодержание воздуха, выходящего из увлажнительной каме­ры, изменяя температуру, до которой воздух нагревается в кало­рифере. Для осуществления последнего метода регулирования влагорегулято. В должен действовать, например, на моторный клапан М/С, регулирующий подачу теплоносителя в калорифер (см. рис. 17.3.6).

Рассмотрим один из возможных методов регулирования про­цесса охлаждения воздуха. Пусть воздух, перемещаемый по каналу П (рис. 17.4), поступает в форсуночную камеру, в которой он должен быть охлажден при взаимодействии с разбрызгивае­мой холодной водой. Если температура воздуха, выходящего из охлаждающего устройства, должна изменяться в соответствии с тепловым режимом помещения, то по импульсам, возникаю­щим в терморегуляторе Т, и передаваемым сервомотору СМ,происходит такое изменение положения дроссельных клапанов К1 и К2, что какая-то часть полного потока воздуха ответвляется в форсуночную камеру и там охлаждается, а другая часть про­ходит в обходной -канал О. Температура воздуха в этом канале не изменяется. По другую сторону форсуночной камеры оба по­тока воздуха смешиваются и смесь получает необходимую тем­пературу. При каких-то крайних условиях весь воздух, посту­пающий по каналу П, полностью вводится в форсуночную каме­ру, либо полностью направляется в обходный канал О.

При рассмотрении примеров автоматического регулирования состояния воздуха совершенно не освещался вопрос, какая си­стема регулирования наиболее целесообразна в каждом частном случае: двухпозиционная, или пропорционального действия, или какая-нибудь другая. Выбор системы автоматического регулиро­вания должен быть основан, как это было отмечено выше, на соотношении . между производством регулирующего агента, обеспечиваемого системой кондиционирования воздуха, и ем­костью на стороне потребления этого агента. Если производство регулирующего агента значительно превосходит емкость на сто­роне потребления, то для этого соотношения уместна система пропорционального действия. При обратном соотношении прием­лема система двухпозициоиного действия.

Применительно к задаче поддержания постоянного влагосодержания в помещении определение величины емкости на сторо­не потребления регулирующего агента сводится к определению того количества водяного пара, которое может быть воспринято воздухом, содержащимся в помещении.

Температура воздуха помещения изменяется вследствие изме­нения температуры внутренних поверхностей ограждений. Для упрощения будем считать, что предметы, находящиеся в помеще­нии, не оказывают влияния на температуру воздуха.

Как известно, температура внутренних поверхностей огражде­ний не равна температуре воздуха, но в каждом частном случае между их температурой и температурой воздуха устанавливает­ся определенная разность. В силу того что внутренние поверхно­сти ограждений всегда достаточно велики, температура воздуха сравнительно быстро приходит в соответствие с температурой поверхностей. Поэтому по изменению температуры воздуха мож­но судить об изменении температуры поверхности.

17.3. Автоматизация систем кондиционирования воздуха. Рассмо­трим схему автоматизации кондиционера, работающего с первой рециркуляцией, с первым и вторым подогревами воздуха. Ртутные термометры 4 (рис. 17.5) установлены для контроля температуры воздуха после оросительной камеры 10, после вентилятора 6 и в помещении, а также для измерения температуры горячей воды до и после калориферов первого 13 и второго 8 подогревов. Давле­ние воды после насоса контролируется манометром 11. Для конди­ционера предусмотрены два контура регулирования: температуры воздуха в помещении и температуры точки росы.

Контур регулирования температуры воздуха в помещении со­стоит из регулятора температуры 5 и регулирующего клапана 7, установленного на обратной линии горячей воды калорифера вто­рого подогрева.

Контур регулирования температуры точки росы позволяет получить после оросительной камеры воздух, имеющий практиче­ски постоянное содержание влаги. Если такой воздух подать в по­мещение и поддерживать в нем определенную температуру (напри­мер, изменяя степень нагрева воздуха в калорифере), то тем са­мым будет обеспечено поддержание в заданных пределах и относительной влажности воздуха. Таким методом пользуются обычно в тех случаях, когда влаговыделение в помещениях отсутствует или же оно незначительно.

Рассмотрим работу контура регулирования температуры точки росы. Чувствительный элемент регулятора температуры 9 нахо­дится непосредственно за оросительной камерой, где относительная влажность воздуха близка к 100% и где температура воздуха, из­меренная сухим и мокрым термометрами, а также температура точ­ки росы уходящего из камеры воздуха практически совпадают.

Рис. 17.5. Схема автоматизации кондиционера, работающего с первой рецирку­ляцией, с первым и вторым подогревами воздуха

В холодный период года регулятор температуры управляет регулирующим клапаном горячей воды 12 калорифера первого подогрева, при этом в кондиционер поступает минимальное коли­чество наружного воздуха по санитарной норме.

В переходный период года регулятор температуры управляет исполнительными механизмами клапанов наружного 1, рецирку­ляционного 2 и выбросного 3 воздуха. Блокировка регулирующего клапана горячей воды 12 выполнена так, что в переходный период он полностью закрыт.

Для калориферов первого подогрева, работающих на смеси наружного и рециркуляционного воздуха, автоматическую защиту от замерзания допускается не предусматривать, если температура смеси перед фильтром 14 при расчетной температуре наружного воздуха (расчетные параметры Б) не опускается ниже 5° С.

Преимущества автоматизирования вентиляционных систем

Проблема чистого и здорового воздуха в помещении с каждым годом становится все более и более явной. Загрязненность городской среды обитания подталкивает многие офисы, как большие, так и маленькие, к модернизации систем подачи и очистки воздуха в помещении . Автоматика для вентиляции становится все более популярным решением данной проблемы!

Вытяжной механизм в ней более мощный и позволяет обновлять состав воздуха с большей производительностью. Многие стремятся сделать систему автоматизации своими силами.

Сразу хочется подметить, что старые типы управления систем явно не в состоянии справится с современным уровнем духоты в помещении. Своими руками их делать, конечно сложнее. Самая большая трудность — освежить или хотя-бы мало-мальски обеспечить чистым воздухом офисы корпораций и крупных компаний.

Если здание выше пяти этажей и на каждом – офисы, залы, гостевые комнаты и комнаты ожидания, в которых постоянно толкутся люди, то чаще всего применяется современная автоматика вентиляции.

Она позволяет эффективно распределять воздух с помощью качественного управления по всей системе и доставлять кислород до самых высоких и укромных уголков зданий.

Конечно, это не обходится дешево, однако вы можете быть уверенны в том, что ваши работники находятся в нормальных условиях труда, что значительно повышает отдачу человека! Своими руками будет дешевле делать, но это в любом случае будет накладно по времени.

Система вентиляции подключенная к общей системе

Но очевидно, что вам нужно разобраться поподробнее со всеми аргументами, которые в свою пользу имеет автоматика для вентиляции. Мы вам в этом поможем!

1 Элементы вентиляционной автоматики, их назначение

Как и любая сложная механизированная схема, эта имеет свой центр управления и свои особенности. Стоит перечислить основные элементы.

1. Датчики (температуры, давления, влажности). Могут быть как внутренние, так и поверхностные. Позволяют четко определить состояние того или иного показателя в системе и разработать оптимальный режим работы. Они ускоряют или замедляют работу, которую выполняет вытяжной механизм;
2. Термостаты и гигростаты. Оба прибора могут быть задействованы в одной схеме и помогать восстанавливать нормальное состояние вентиляции, поддерживая постоянный температурный режим. Другие показатели также контролируются этими приборами, что облегчает работу управления;
3. Сервопривод. Позволяет регулировать клапаны в поступающем уровне вентиляции, а значит, регулирует основную циркуляцию воздуха по системе. Определяет направление воздуха и помогает регулировать распределения кислорода по сегментам схемы. Этот прибор один из самых сложных для установления своими руками;
4. Трехходовые краны. Предназначены для связки массивных или мелких узлов вентиляции;
5. Смесительные узлы. Контролируют количество поступающего и выходящего воздуха, в правильных пропорциях смешивая их. Делается это для поддержки нормальной температуры в помещении и оптимальной концентрации свежего воздуха, при которой не будет серьезного дискомфорта любителям теплоты. При работе вытяжной вентиляции механизмы выполняют роль смесителя, который позволяет создавать необходимую концентрацию кислорода в помещении;
6. Частотные преобразователи. Позволяет увеличить или уменьшить скорость вентиляторов на определенном отрезке всей цепи. Чрезвычайно важно и полезное устройство, которое является основой всей циркулирующей системы воздуха. Без этих приборов полноценное управление всеми возможностями вентиляции невозможно. Установка подобных приборов своими руками чаще всего сложна и требует специальных навыков в монтировании электронных контролеров;
7. Щиты автоматики для систем вентиляции. Полный контрольный узел всех устройств в одном приборе. Это довольно высокотехнологичное приспособление оснащено своей собственной операционной системой и может похвастать дистанционным управлением практически всех участков шахт проветривания. При установке своими руками данные щитки могут портится, поэтому лучше воспользоваться услугами специальных сервисов.

Это и есть основные элементы автоматизированной части и ее управления в схеме вентиляционных шахт. Они позволяют использовать более качественно уже имеющиеся полости проветривания и прокладывать новые без потери пользы от старых.
к меню ↑

2 Принцип работы автоматизированных систем проветривания

Так что же является основным принципом работы автоматизированных устройств проветривания?

Как и многие современные технологии подобного толка, эта направлена на минимальное участие оператора в процессе управления процессами освежения воздуха. В прямом смысле этого слова, приборы сами спокойно справляются с задачами.

Умные операционные системы позволяют разработать нужный именно для вашего помещения или помещений алгоритм, по которому в определенное время суток система будет срабатывать в особом режиме. Организовать своими руками данную систему непросто, но при определенном старании у вас все получится.

Например, в обеденное время солнце ярко светит четко в тыльную сторону здания, куда обычно не добирается на протяжении дня. А значит, в этот момент система вытяжной блок в этой части должен работать усиленно.

Но, поскольку большую часть дня эта сторона не находится под воздействием солнечных лучей, оставлять на весь день сильно работающие узлы вентиляции – не экономно.

Но и вовсе отстранится от проблемы тоже нет возможности. А значит, сама система должна контролировать ситуацию и переключать уровень проветривания в зависимости от условий и ситуации.

В этом компьютеру окажет помощь целая куча датчиков, которые определяют основные показатели воздуха. Передавая данные в центр управления системой, они запускают практически моментальный процесс принятия решения искусственным интеллектом.

Вентиляторы будут ускорены, входные клапаны открыты шире, температура опущена ниже требуемой средней. Но только на нужное время!

После все датчики передадут новые замеры, которые засвидетельствуют об нормальном температурном режиме. Работа проветривающих шахт вернется в обычное состояние.

Выключатель системы вентиляции

То есть, кроме изначальных функций грамотного обеспечения свежим воздухом помещения, система выполняет роль экономящего прибора, который позволит не тратить впустую электроэнергию.
к меню ↑

2.1 Самое важное – качество!

При выборе любых устройств или полностью систем автоматизации вытяжной и впускной вентиляции стоит обращать внимание на их потребительскую мощность.

Некоторые приборы, несмотря на хорошую рекламу, крайне не экономны (особенно при вытяжной работе) и будут серьезно обкусывать ваш кошелек из-за тарифов на электроэнергию. Особенно в этом ракурсе затянет автоматика приточной вентиляции.

Страна производитель также играет роль. Вытяжная схема вентиляции довольно сложна и работать с ней стоит только при покупке приборов от хороших производителей.

Щит системы вентиляции

Наиболее качественным считаются европейские производители, которые чтят свою репутацию и аккуратно выполняют работу. Китайские приборы не менее качественны, но энергоемкие. А значит, вам не всегда могут подойти.

Огромная важность качества автоматизированной части вашей вентиляции помогает работникам в офисе спокойнее переносить летнюю жару. В свою очередь, это повышает отдачу и активность. Да и на ваше здоровье системы проветривания не имеют такого пагубного влияния, как другие охлаждающие устройства.
к меню ↑

2.2 Обзор автоматики для вентиляции — видео

Системы автоматики приточных установок

Типовая VAV-система состоит из следующих компонентов:

• Вентиляционная установка с плавно изменяемой производительностью. В ней должен использоваться электронно-коммутируемый (инверторный) вентилятор или же обычный вентилятор, управляемый от регулятора оборотов (электронного автотрансформатора), который позволяет плавно изменять скорость вращения вентилятора.
• Воздухораспределительная камера, в которой поддерживается постоянное (заданное) давление. К этой камере подключаются воздуховоды от всех обслуживаемых помещений.
• Цифровой датчик давления, который располагается возле распределительной камеры. Датчик с помощью тонкой трубки измеряет давление внутри камеры и передает эту информацию вентиляционной установке.
• Воздушные клапаны с электроприводами, управляемые от выключателей или регуляторов (на схеме не показаны).

Разберемся, как все это работает. Допустим, что в начале все воздушные клапаны полностью открыты. Если в процессе работы один из клапанов закрывается, давление в воздухораспределительной камере начинает расти. Это изменение фиксируется датчиком, и система автоматики приточной установки снижает скорость вращения вентилятора ровно настолько, чтобы давление в камере вернулось на прежний уровень (переходный процесс занимает не более одной минуты). Таким образом, система автоматики постоянно отслеживает уровень давления в камере и при его отклонении в ту или иную сторону от заданного значения изменяет скорость вращения вентилятора так, чтобы давление возвращалось к норме. Поскольку давление в камере, а значит и на входе каждого воздуховода, постоянно, объем поступающего в помещения воздуха будет определяться только углом поворота заслонки соответствующего клапана. На иллюстрации показана VAV-система, обслуживающая только 3 помещения, однако этих помещений может быть любое количество.

Все оборудование, используемое для построения VAV-системы, можно условно разделить на две части: вентиляционная установка с датчиком давления и воздухораспределительная сеть с регулируемыми зонами. Обе части VAV-системы могут функционировать независимо друг от друга: вентиляционная установка с помощью датчика поддерживает заданное давление в воздухораспределительной камере, а пользователь с помощью выключателей может по своему усмотрению закрывать и открывать клапаны во всех зонах. Поскольку давление в камере постоянно, то расход воздуха в каждом помещении будет зависеть только от положения заслонки клапана этого помещения, и не будет зависеть от расхода воздуха в других помещениях.

Типы управления систем зональной вентиляции Breezart

По типу управления VAV-системы могут быть:

Управление через пульт: расход воздуха в каждой зоне задается вручную с пульта или автоматически по таймерам.

Смешанное управление: для каждой зоны дополнительно используется локальный регулятор, расход воздуха можно задавать по месту или централизовано, как в первом варианте.

DCV-система: cистема адаптивной вентиляции (DCV) с переменным расходом воздуха (VAV), предусматривающий возможность глубокого регулирования воздухообмена по отдельным зонам и во времени в зависимости от фактической заполняемости помещений людьми.

Внешнее управление клапанами, в том числе от «Умного дома»: такая система будет поддерживать заданное давление в точке измерения без возможности управления расходом воздуха в зонах с пульта вентустановки.

VAV-система с централизованным управлением клапанами

Рассмотрим вариант VAV-системы с централизованным управлением всеми ее элементами. Главное отличие этого варианта – использование электронных модулей JL208, которые имеют входы для подключения датчиков качества воздуха VOC, температуры, расхода воздуха, концентрации СО₂ и других, и выходы для управления электроприводами клапанов VAV-зон. Кроме этого, эти модули имеют порт для подключения к шине Modbus для централизованного управления с пульта приточной установки Breezart или через WEB-интерфейс и передачи показаний подключенных датчиков.

В модификации JL208DP дополнительно установлен цифровой датчик давления, показания которого могут также передаваться по Modbus. Соединив модули единой шиной Modbus, мы получим возможность централизованного (сценарного) управления всей системой.

Приведенная в этом примере система вентиляции демонстрирует различные варианты применения модулей JL208. Помимо этих модулей система включает следующие элементы:

• Приточная установка Breezart.
• Клапаны с электроприводами с пропорциональным управлением.
• Регуляторы JLC101, датчик СО₂.

Описание системы по помещениям:

№ 1. К узлу зоны 1 модуля JL208DP не подключен регулятор или датчик. Управление производится только с пульта по шине Modbus. Такой вариант можно использоваться в офисе, где вентиляция включается по таймеру в рабочее время.

№ 2. К узлу зоны 2 подключен регулятор JLC101, управление может производиться как централизованно, так и локально. Переключение между ручным и автоматическим режимами работы производится с пульта или по таймеру.

№ 3. В этом помещении установлен датчик СО₂. Расход воздуха регулируется автоматически для поддержания заданного с пульта значения концентрации углекислого газа.

№ 4-1, 4-2 и 4-3. На иллюстрации показан возможный вариант использования одного клапана для централизованного обслуживания нескольких помещений.

DCV-система

Управление возможно только от датчика углекислого газа или датчика качества воздуха VOC, любое другое управление зоной VAV-системы невозможно, совместно управление также невозможно (тип управления задается при пуско-наладке).

По умолчанию используется датчик с выходом 0-10В и диапазоном измерения 0-2000ppm (при использовании датчиков с другими параметрами необходима настройка модуля JL208 через программу JLConfigurator). При настройке через JLConfigurator можно использовать сигнал 2-10В, 4-20ма и любой диапазон измерений. При выборе режима Датчик СО₂, в полях min и max задается минимальная и максимальная концентрация углекислого газа в единицах PPМ. Если в процессе работы зональной системы вентиляции фактическое значение концентрации углекислого газа будет ниже минимального значения, то на приводе клапана будет установлено минимальное напряжение (заданное на предыдущем этапе). Если фактическое значение концентрации углекислого газа будет выше максимального значения, то на приводе клапана будет установлено максимальное напряжение. При нахождении концентрации углекислого газа внутри диапазона min – max, напряжение на приводе будет изменяться прямо пропорционально концентрации углекислого газа.

• Датчик CO₂. Управление только от датчика углекислого газа, по умолчанию используется датчик с выходом 0…10В и диапазоном измерения 0…2000 ppm. При использовании датчиков с другими параметрами необходима настройка модуля JL208(DP) через программу JLConfigurator. Если датчик не подключён к этой зоне, то выбирать этот способ управления нельзя.
• Датчик качества воздуха VOC. Управление только от датчика качества воздуха, по умолчанию используется датчик с выходом 0…10В и диапазоном измерения 0…2000 ppm. При использовании датчиков с другими параметрами необходима настройка модуля JL208(DP) через программу JLConfigurator. Если датчик не подключён к этой зоне, то выбирать этот способ управления нельзя.

Внешнее управление клапанами, в том числе от «Умного дома»

Вентиляционные установки Breezart могут работать в режиме VAV-системы с централизованным управлением. В этом случае с пульта доступно управление расходом воздуха во всех зонах VAV-системы. Для управления приводами клапанов используются модули JL208, которые подключаются к общей шине ModBus.

Расход воздуха (положение заслонки клапана) можно задавать как централизовано (с пульта или контроллера «умного дома»), так и по месту, с помощью локального регулятора (потенциометра).

Если управление клапанами VAV-зон производится от внешней системы, например, от «Умного дома», то для создания VAV системы на базе вентустановки Breezart будет достаточно набора VAV-DP2 с модулем JL202DPR. Такая система будет поддерживать заданное давление в точке измерения без возможности управления расходом воздуха в зонах с пульта вентустановки.

VAV-система с внешним дискретным управлением клапанами

Это наиболее простой и недорогой тип VAV-системы.

Система, показанная на иллюстрации, состоит из приточной установки Breezart 550 Lux, датчика давления JL202DPR и нескольких воздушных клапанов с дискретными (то есть имеющими только два положения: открыто или закрыто) электроприводами. Управление приводами производится с помощью обычных выключателей, которые устанавливаются в обслуживаемых помещениях и позволяют открывать или закрывать клапан, подавая или снимая с него электропитание (клапаны имеют рабочее напряжение 220В). Для подключения датчика давления к вентустановке необходим кроссовый модуль RSCON и блок питания на 24В. Длина трубки от модуля JL202DPR до точки измерения не должна превышать 2 метров. Управлять клапанами можно не только вручную, но и автоматически от верхнего освещения или датчика движения с задержкой выключения и релейным выходом на 220В (такие датчики используются для управления наружным освещением коттеджей).

Для снижения стоимости системы и занимаемого ею места в приведенном примере не используется воздухораспределительная камера, постоянное давление поддерживается в канале. Как уже отмечалось выше, в этом случае все воздуховоды должны быть разведены из одной точки.

Описание системы:

• Помещение №1 – управление от выключателя. Здесь, как и возле клапана №5, установлен балансировочный дроссель-клапан, который позволяет настроить заданный по проекту расход воздуха для данного помещения при открытом клапане. Балансировочный клапан нужен только в том случае, когда с помощью имеющихся у привода механических ограничителей угла поворота не удается добиться приемлемой точность расхода воздуха.
• Помещения №2 и 3 – два помещения объединены в одну зону, управление от выключателя.
• Клапан в помещении №4 не имеет электропривода. Он балансируется на этапе пуско-наладки на заданный расход воздуха (не менее 10% от максимального расхода воздуха) и обеспечивает нормальную работу вентустановки в случае, когда все остальные клапаны закрыты.
• Помещение №5 – управление от датчика движения. Клапан открывается автоматически, когда в помещении фиксируется движение человека. Отключения происходит автоматически через заданное время (обычно настраивается в диапазоне 1–15 минут) после последнего срабатывания датчика.

От зоны с фиксированным расходом (помещение №4) можно отказаться, если настроить крайнее положение одного привода или положение заслонки таким образом, чтобы в состоянии «закрыто» в помещение поступало минимально необходимое для нормальной работы вентустановки количество воздуха. Желательно использовать для этого только одну зону, поскольку при наличии нескольких приоткрытых заслонок и выключенной вентиляции между помещениями по воздуховодам могут распространяться звуки голоса и другие шумы (при включенной вентиляции благодаря движению воздуха это не так заметно).

VAV-система с внешним пропорциональным управлением клапанами

Эта VAV-система похожа на предыдущую, но в ней используются клапаны с пропорциональным управлением, которые позволяют плавно регулировать угол поворота заслонки, изменяя пропускную способность клапана в диапазоне от 0 до 100%. Для управления приводами клапанов используются модули СВ-02, к которым подсоединяются регуляторы (потенциометры) JLC101. Поскольку в канале поддерживается постоянное давление, расход воздуха в каждом помещении будет определяться только углом поворота заслонки соответствующего клапана, а положение заслонки – углом поворота ручки регулятора.

В системе используются приводы с рабочим напряжением 24В постоянного тока. Их питание производится от модулей СВ-02, к которым подводится кабель от блока питания. Модули СВ-02 также позволяют транслировать информацию о текущем положении заслонки клапана (сигнал 0 – 10В) для контроля фактического расхода воздуха. Рассчитаем требуемую мощность блока питания: один комплект из привода и модуля CB-02 потребляет 2,5Вт + 0,5Вт = 3Вт. А три комплекта – 9 Вт. В системе нужно использовать блок питания, имеющий 15-20% запас по мощности, то есть не менее 11 Вт.

Еще одним отличием этой системы от предыдущей является отсутствие балансировочного клапана. Модуль СВ-02 позволяет настраивать положение заслонки клапана в открытом и закрытом состояниях (то есть при крайних положениях ручки регулятора) с помощью подстрочных резисторов, расположенных на плате модуля. Это позволяет легко настроить систему так, чтобы при установке регулятора на минимум заслонка клапана оставалась приоткрытой, обеспечивая заданный расход воздуха. Обратите внимание, что в помещении №5 установлен дискретный клапан, управление которым производится от центрального освещения. Этим мы хотели показать, что никаких ограничений на способы управления расходом воздуха нет, и в одной системе возможно использование различных технических решений.

Автоматика для вентиляции

Любая, даже самая примитивная принудительная вентиляция может нуждаться в автоматике. Простейшее управление такой системой ранее применялось, например, в системах дымооотведения. Срабатывали они от сигнала, полученного с датчика задымления, что приводило к включению вентиляторов и открыванию задвижек, которые в штатном состоянии находятся в закрытом положении. С развитием климатических систем и управление вентиляцией претерпело изменения, стало более сложным, и даже иногда для построения таких управляющих систем используются микропроцессорные схемы.

Автоматика для вентиляции

В современной вентиляционной системе иногда бывает такое количество ходов, что уже одними ими управлять для того, чтобы обеспечить проветривание конкретных помещений, становится не так просто. Если же речь о системе кондиционирования, то в неё входят далеко не только вентиляторы, трубы и заслонки. Современная система центрального кондиционирования может включать:

• силовые установки;
• теплообменные узлы;
• калориферы;
• каналы;
• датчики и т.д.

Всем этим управляет единая система, так как именно слаженная работа всегда этого оборудования позволяет установить в разных помещениях должный режим проветривания и поддержания комфортной температуры. Но каждый блок управления немыслим ещё без некоторых вещей:

• индикации состояния объектов;
• возможности ручного управления с пульта;
• систем защиты для каждого блока с выводом информации на центральный пульт.

Индикация состояния объектов

Сложная климатическая система должна быть управляема двояко – и с пульта, и в автоматическом режиме. Для того, чтобы человек, следящий за работой этой системы могут принять решение о переходе на ручное управление, он должен заметить, что автоматика где-то не справилась со своей задачей, и скорректировать её работу. Для этого обязательно нужно иметь представление о том, что делается в каждом из помещений и на каждом из узлов системы. Для этого и нужна индикация, которая будет показывать все параметры объекта:

;
• исправность узла системы;
• аварийное и предаварийное состояние узла или участка системы.

Управление климатической системой с помощью пульта

Если можно показать предаварийное состояние, то это позволяет осуществлять мониторинг более качественно и принимать решения вовремя, пока не случилась авария. Иногда достаточно, допустим, снизить обороты вентилятора, чтобы аварийная ситуация сменилась нормальной работой.

Ручное управление

Иногда вентиляционной системе приходится работать в таком режиме, который не был предусмотрен изначально. Например, если в воздухе на улице присутствует задымление от лесных пожаров, происходящих в нескольких километрах, эта ситуация человеком не рассматривается как форс-мажор. В то же время в системе может сработать датчик дыма и включить пожарную сигнализацию вместе с системой дымоудаления. Если здание оборудовано системой пожаротушения, то это может привести даже к её срабатыванию. Но на самом деле требуется только фильтровать воздух, доводить его до нужной температуры и продувать им помещения. В этой ситуации придётся перевести климатическую систему с автоматического на ручное управление и выставить необходимые параметры. Понятно, что при этом придётся осуществлять её постоянный или частый периодический мониторинг.

Ручное управление вентиляционной системой

Защитные системы

Автоматическое управление вентиляцией немыслимо без систем защиты. При этом защита может срабатывать как при выходе из режима или вообще из строя какого-либо элемента, чтобы предотвратить дальнейшее его разрушение, так и при выходе из-под контроля параметров в помещении. Иначе говоря, если потеряна обратная связь с датчиками, влажности, температуры, дыма и т.д., то и в такой ситуации может сработать защита.

Также защита должна быть от… выхода устройств защитного отключения из строя. Если прибор или узел не может выдавать на пульт информацию о своей неисправности, то и это тоже должно отображаться при помощи определённой индикации. Тогда осуществляющий мониторинг оператор будет уделять повышенное внимание этому узлу, вплоть до визуального осмотра с требуемой периодичностью.

Что такое анализатор данных

Система поддержания климата в помещении состоит, в том числе, из большого числа датчиков, обеспечивающих обратную связь с каждым из работающих элементов и с помещениями. По сигналам с этих датчиков можно понять, что и где в данный момент происходит в системе. Но чтобы поддерживать и задавать нужные параметры устройствам, требуется анализ всех сведений, поступивших с датчиков. Именно этим занимается анализатор данных – процессорное устройство. Оно работает согласно программе, которая в него заложена изначально. Эта программа позволяет выставить параметры и конфигурацию климатической системы, благодаря собственной гибкости. Поэтому блоки управления выпускаются в массовом порядке и уже на месте могут настраиваться на нужнее количество датчиков и устройств, которыми нужно управлять.

Анализатор данных вентиляционного устройства

Анализаторы данных могут также отслеживать не только температуру помещений, но и погоду на улице. Это тоже немаловажный параметр, так как важно не допустить, например, попадания влаги или снега в вентиляционные каналы. Для этого нужно выдать сигнал на управление жалюзи и т.д.

Говоря о пожаре и задымлении, мы забыли про такой фактор, как мороз, с которым приходится сталкиваться намного чаще. Если в системе используется калорифер с водным теплоносителем, то он подвержен размораживанию. Поэтому к каждому калориферу, который соприкасается с морозным воздухом, должен идти в комплект термостат, и он, в свою очередь, тоже должен быть управляемым в автоматическом режиме. Так, он обязан включиться морозной ночью, когда температура падает ниже, чем критический уровень для калорифера.

Построение систем управления вентиляционным и климатическим оборудованием

Даже если использовать унифицированные блоки управления, а не разрабатывать их каждый раз с нуля, то нужно понимать, что сколько зданий, столько и схем разводки вентиляции и систем кондиционирования. Ведь даже в строениях одной и той же архитектуры могут быть выбраны разные виды кондиционеров, и тогда система будет уже иметь серьёзные отличия. Иначе говоря, такие системы по своей структуре уникальны, и основная задача при их построении состоит в том, чтобы подобрать нужные по мощности и производительности приборы.

Построение систем управления вентиляционным и климатическим оборудованием

Говоря о мощности, нужно отметить, что это не только электрическая мощность, которую потребляют приборы, и не только мощность, с которой выходит из каналов поток воздуха. В данном случае ещё используется такой параметр, как мощность контроллера или процессора, показывающий, сколько данных одновременно может обрабатывать система, сколько у неё есть параллельных входов и выходов для снятия информации с датчиков и для отправки управляющих сигналов на исполнительные устройства:

• приводы;
• вентиляторы;
• регуляторы и пр.

По каким группам подбирается аппаратура и узлы для автоматики

Нам важно знать, из каких именно узлов состоит наша система. Чтобы было легче разобраться, из чего именно она состоит, нужно поделить все составляющие на основные группы:

• собиратели информации;
• управляющие компоненты;
• исполнительные устройства.

К устройствам, собирающим информацию, относятся датчики и чувствительные приборы. Они способны воспринимать изменения в окружающей среде, преобразовывая эту информацию в определённые электрические сигналы. Такие датчики могут отслеживать температуру, давление воздуха, влажность, а также механическое смещение, растяжение, сжатие (тензодатчики), задымление, химический состав воздуха. Есть и такие приборы, которые реагируют на электрические параметры – силу тока, напряжение, мощность. Их применяют, например, чтобы обезопасить систему от коротких замыканий или перегрузок. А также имеются и датчики загрязнения фильтров. Они не могут чувствовать саму грязь, так как она бывает очень неоднородна по химическому составу, но зато они могут ощущать снижение воздушного потока через этот фильтр, о чём и сигнализируют.

Анализаторы и приводы вентиляционной системы

Вторая группа как раз относится к анализаторам. Она не только обрабатывает сигналы, поступившие с датчиков, но и по их сочетанию может выдать управляющие сигналы на разные устройства. Это могут быть как регуляторы, так и оконечные исполнительные устройства. Регуляторы отличаются тем, что они сами управляют исполнительными устройствами. Регулятор может представлять собой либо цифровое, либо аналоговое устройство, но в системе встречаются нередко оба типа сразу, поэтому должна быть предусмотрена возможность управления и ими тоже.

Исполнительные устройства – это приводы, клапаны, регуляторы частоты вращения для вентиляторов и выключатели токовой отсечки. Привод может двигать жалюзи, закрывая или открывая их, вправлять перемещением задвижки или заслонки. Сервоприводы устанавливаются на вентили в водных магистралях обогрева.

Также в системах кондиционирования и вентиляции широко используются выключатели, которые мы привыкли называть «автоматами». Они срабатывают при перегрузке в электрических цепях. Такой автомат не нуждается во внешнем управлении и выключает цепь согласно её текущему состоянию. Тем не менее, с такого автомата нужно всё равно передавать информацию о его состоянии на центральный пульт. Только так у оператора будет полная картина того, что в данный момент происходит в какой части климатической системы, как ведут себя электрические цепи, теплообменники, калориферы и вентиляторы.