Руководитель любой успешной современной компании знает, что соблюдение принципа энергоэффективности в работе является неотъемлемым атрибутом получения высокой прибыли, оптимизации затрат и положительной репутации среди клиентов и партнеров. Этот принцип предельно прост для понимания: для достижения определенной цели необходимо использовать ровно столько ресурсов, сколько нужно и не более того.

Дома и различные сооружения, спроектированные по принципу энергоэффективности, недаром называют «зелеными»: рациональное использование ресурсов оказывает положительное влияние на окружающую среду, ведь ни для кого не секрет, что большинство этих ресурсов берется непосредственно из нее, а отходы от переработки в нее же и отправляются. На фоне общего повышения роли экологичности любой человеческой деятельности становится ясно, что за энергоэффективными строениями и производствами будущее.

Когда мы говорим об энергоэффективности зданий, мы имеем в виду, в первую очередь, бытовые коммуникации:

• отопление;
• вентиляцию;
• кондиционирование.

Современные технологии, разрабатываемые для систем обеспечения, создают новый виток в развитии рационального их использования, основное направление которого - автоматизация.

Польза и способы автоматизации отопления и вентиляции

Преимущества автоматизированного обеспечения комфортной среды в помещениях достаточно очевидны:

• снижается влияние человеческого фактора;
• исчезает необходимость постоянного контроля;
• повышается стабильность работы в целом;
• появляется возможность регулярной и действительно объективной диагностики и сбора данных для предупреждения возможных аварий и сбоев установленных режимов.

Если раньше автоматизированные системы отопления и вентиляции встречались преимущественно на объектах с особыми требованиями к условиям внутреннего микроклимата (библиотеки, архивы, склады, музеи, оранжереи, теплицы, вольеры для животных), то теперь эти технологии распространяются на обычные офисные здания, многофункциональные многоэтажки и жилые (как частные, так и многоквартирные) дома.

Учесть возможности для установки автоматизированных коммуникаций при строительстве не намного труднее, чем переоборудовать уже готовые системы, функционировавшие до этого в «ручном» режиме. Однако второе может оказаться более финансово затратным при непосредственной реализации. В связи с этим возможно постепенное внедрение автоматизации, а сами технические комплексы, как следствие, делятся на частично, комплексно или полностью автоматизированные.

«Акрукс-Про» - профессионалы в области автоматизации систем отопления и вентиляции

Для того чтобы автоматизировать работу климатических установок, можно в течение долгого времени искать решения и партнеров для их реализации, но гораздо проще будет обратиться в компанию с большим опытом и комплексным подходом к вопросу.

Специалистам «Акрукс-Про» вы можете доверить подбор оборудования, адаптацию технологических и функциональных помещений, разработку режимов работы и непосредственную установку комплексов отопления, вентиляции, кондиционирования. Уже функционирующие объекты, спроектированные и реализованные нами в Санкт-Петербурге, Ярославле и других городах, получили сертификаты престижных рейтингов BREEAM (BRE Environmental Assessment Method) и LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), компания открыта к сотрудничеству в сферах строительства и реконструкции.

Кондиционирование воздуха : Автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения и качества) с целью обеспечения, как правило, оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей (СП 60.13330.2012).

Системы кондиционирования делятся на три основные группы:

Сплит-система . Это система кондиционирования воздуха, состоящая из двух блоков: внешнего (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего (испарительного). Принцип работы системы основан на удалении тепла из кондиционируемого помещения и переносе его на улицу. Сплит-система, как и любая система кондиционирования работает на тех же физических принципах, что и бытовой холодильник.

Центральные системы кондиционирования, совмещенные с системами вентиляции . Основной задачей таких систем является поддержание соответствующих параметров воздушной среды: температуры, относительной влажности, чистоты и подвижности воздуха во всех помещениях объекта с помощью одной или нескольких технологических установок, за счет распределения потоков с помощью системы трубопроводов.

При этом правильный состав воздуха поддерживается больше вентиляцией, чем кондиционированием. Приточная вентиляция отвечает за приток свежего воздуха, вытяжная - за вытяжку вредных примесей.

Приточная установка служит для обработки воздуха и подачи его в обслуживаемые помещения. Под обработкой воздуха понимается его очистка от пыли и других загрязнений, охлаждение, нагрев, осушение или увлажнение.

Мультизонные системы . Их применяют для объектов с большим количеством помещений, где есть необходимость в индивидуальном регулировании температуры воздуха и особые требования по комфортности помещений, например, помещения серверных или технологического оборудования, требующего большого теплоотвода. Конструктивно мультизональная система состоит из одного или нескольких наружных блоков, соединенных хладоновыми трубопроводами, электрическими кабелями питания и управления с необходимым числом внутренних блоков настенного, напольно-потолочного, кассетного и канального исполнения.

Наиболее распространенными мультизонными системами являются чиллеры, фанкойлы, центральные кондиционеры.

Система автоматизации позволяет системе кондиционирования обеспечить необходимые, порой существенно различающиеся, параметры в помещениях, при этом не допуская перерасхода электроэнергии (VRV и VRF системы).

Возможная ошибка при проектировании: Не разделять северный и южный контуры отопления и кондиционирования в больших зданиях. В результате, одна половина работников находится в комфорте, а вторая либо замерзает, либо перегревается.

Составные части системы

Управление системой центрального кондиционирования, совмещенной с системой вентиляции, можно декомпозировать на управление следующими частями:

В мультизонных системах кондиционирования управляют режимами работы наружного (центрального) блока, режимами работы каждого из внутренних блоков, распределением холодильной мощности по контурам. В этих системах каждый внутренний блок оснащается электронным терморегулирующим вентилем, который регулирует объем поступающего хладагента из общего контура в зависимости от тепловой нагрузки на этот блок. В результате, система лучше, чем обычные бытовые сплит-системы, поддерживает заданную температуру.

Какими параметрами можно управлять

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха позволяет им выполнять следующие функции:

• Регулировать температуру и влажность воздуха, поступающего в систему подающих каналов;
• Поддерживать параметры воздуха в пределах санитарных норм с помощью нескольких инструментов управления;
• Переключать системы кондиционирования и вентиляции на энерго-сберегающие режимы работы в часы пониженных нагрузок;
• При необходимости, переводить системы в нестандартные и аварийные режимы функционирования;
• Отображение технологических параметров отдельных узлов системы вентиляции на локальных пультах управления;
• Извещать оператора при отказе или выходе параметров отдельных устройств и агрегатов за уставки, а также в случае, если какие-либо узлы системы вентиляции находятся в рабочем состоянии, хотя по регламенту они должны быть выключенными.

Технические средства автоматизации систем вентиляции и систем кондиционирования воздуха включают в себя:

• Первичные преобразователи (датчики);
• Вторичные приборы;
• Автоматические регуляторы и управляющие вычислительные машины;
• Исполнительные механизмы и регулирующие органы;
• Электротехническую аппаратуру управления электроприводами.

Параметры работы устройств и показания датчиков, наблюдение за которыми необходимо для правильной и экономичной работы системы, отображаются на местных щитах управления и на пультах системы диспетчеризации. Контроль промежуточных параметров может быть выведен на монитор автоматически, при выходе из заданного диапазона, или через вложенные меню по каждой из подсистем.

Приточные системы вентиляции оснащают приборами для измерения:

• Температуры воздуха в обслуживаемых помещениях, на улице, и в промежуточных точках;
• Температуры и давления воды (пара или хладагента) до и после воздухонагревателей (кондиционеров), компрессоров, циркуляционных насосов, теплообменников и в других критических точках технологического процесса;
• Перепады давления воздуха на фильтрах вентиляционных установок;
• Энергетические параметры агрегатов системы.

Установки кондиционирования воздуха дополнительно оснащают приборами для измерения давления и температуры холодной воды или рассола от холодильной станции, а также приборами температуры и влажности по ходу обработки воздуха.

В системе центрального кондиционирования управление температурой в помещении осуществляется с помощью изменения кратности воздухообмена (температура приточного воздуха устанавливается для системы в целом). В мультизонных системах, можно более точно устанавливать температуру для каждого из помещений, за счет изменения режима внутренних блоков с хладагентом, или теплоносителем (доводчики).

Датчики

В системе кондиционирования применяются следующие виды датчиков:

• Датчики контроля температуры приточного воздуха и воздуха внутри помещения;
• Датчики контроля концентрации в воздухе помещений углекислого газа СО2;
• Датчики контроля влажности воздуха;
• Датчики контроля состояния и работы оборудования (давления и скорости воздушного потока в воздуховодах, температурные, датчики давления или протока для устройств с циркулирующей по трубопроводам жидкостью и т.д.).

Выходные сигналы с датчиков поступают в шкаф управления для анализа полученных данных и выбора соответствующего алгоритма работы системы кондиционирования.

Терморегуляторы

Терморегуляторы являются элементом управления системы и бывают механическими и электронными. С помощью терморегулятора пользователь может устанавливать условия, которые он считает комфортными

Механические терморегуляторы . Они состоят из термической головки (чувствительного элемента) и клапана. При изменении температуры воздуха в охлаждаемом помещении чувствительный элемент реагирует на это и перемещает шток клапана регулятора. Таким изменением хода осуществляется регулирование подачи холодного воздуха.

Электронные терморегуляторы . Это автоматические устройства, пульты управления, которые обеспечивают поддержание заданной температуры в помещении. В системе охлаждения воздуха они автоматически управляют внутренним блоком (изменяя расход хладагента или частоту вращения вентилятора), целью их работы является созданием в помещении температурного режима, заданного пользователем.

Механический и электронный воздушные терморегуляторы отличаются только способом задания температуры. Механизм управления температурой у них идентичен - по сигналу, передаваемому по кабельной линии. В этом их отличие от регуляторов на радиаторных батареях.

Приводы исполнительных устройства

К исполнительным устройствам системы кондиционирования - воздушным клапанам и заслонкам, вентиляторам, насосам, компрессорам, а также калориферам, охладителям и т.д. подключаются электро- или пневмоприводы, через которые и осуществляется управление системой. Они позволяют:

• Ступенчато или плавно (при применении преобразователей частоты) регулировать скорость вращения вентиляторов;
• Управлять состоянием воздушных клапанов и заслонок;
• Регулируется производительность канальных нагревателей и охладителей;
• Регулировать производительность циркуляционных насосов;
• Осуществляется управление увлажнителями и осушителями воздуха и т.д.

Анализ сигналов с датчиков, выбор алгоритма работы, передача команды на привод и контроль выполнения команды происходит в контроллерах и серверах системы автоматизации.

Управление электродвигателями компрессоров, насосов и вентиляторов, в особенности мощностью более 1 кВт, наиболее экономично выполнять с помощь преобразователей частоты. На рисунке показан возможный экономический эффект от применения ПЧ в системах кондиционирования.

Щиты автоматизации системы кондиционирования

Щиты автоматизации являются средством, предназначенным для управления системой кондиционирования и вентиляции. Основным элементом щита управления является микропроцессорный контроллер. Контроллеры систем автоматики, выпускаются свободно программируемыми, что позволяет их использовать в системах разного масштаба и назначения.

При подключении датчиков к щиту автоматизации системы кондиционирования учитывают тип сигнала, передаваемого преобразователем - аналоговый, дискретный или пороговый. Модули расширения, управляющие приводами устройств, выбирают с учетом вида управляющего сигнала и протокола управления.

После программирования контроллер выводит систему на заданные параметры и временной цикл работы, далее система может функционировать, в полностью автоматическом режиме осуществляется:

• Анализ полученных от датчиков показаний, обработка данных и внесение в работу оборудования корректировок для поддержания заданных параметров среды внутри в помещении;
• Вывод информации о системе опратору;
• Слежение за работой и состоянием оборудования кондиционирования с выводом информации на индикационные табло;
• Защиты оборудования от короткого замыкания, перегрева, избегания неправильных режимов работы, и т.п.;
• Контроль своевременной замены фильтров и прохождения техобслуживания.

Проектирование системы автоматизации кондиционирования

Проект автоматизации систем кондиционирования выполняется с учетом технологических требований специалистов-проектировщиков ОВ:

• Автоматизации подлежат холодильные машины, циркуляционные насосы, двух- и трех-ходовые клапаны, другое оборудование;
• Учитываются летний, зимний, переходный, аварийный режимы работы систем;
• Предусматривается синхронизация работы холодильных машин, циркуляционных насосов клапанов;
• Предусматривают переключение основного и резервного насосов, для равномерного расходования ресурса;
• Предусматривают передачу информации в систему диспетчеризации здания и реакции при получении тревожного сигнала от системы пожарной сигнализации .

Типичный состав проекта автоматизации системы кондиционирования содержит листы:

Режимы работы системы. Работа в системе автоматизации и диспетчеризации здания

Щиты управления могут работать в трех основных режимах управления:

Ручной режим . Используя пульт, подключенный к щиту автоматизации, он может быть размещен непосредственно на щите, или это могут быть кнопки включения/выключения режимов. Оператор вручную, непосредственно на щите, или удаленно выбирает режим работы системы в зависимости от параметров среды помещения.

Автоматический автономный режим . В этом случае включение, выключение, выбор режима работы системы происходит автономно, без учета данных других климатических систем, с уведомлением об этом диспетчерской системы.

Автоматический режим с учетом алгоритмов системы управления зданием. При таком режиме работа отопления синхронизирована с другими системами жизнеобеспечения здания. Подробнее об

Вентиляции (СВ) и кондиционирования воздуха (СКВ) содержится два противоречивых условия: первое – простота и надежность эксплуатации, второе – высокое качество функционирования.

Основным принципом в технической организации автоматического управления CВ и СКВ является функциональное оформление иерархической структуры подлежащих выполнению задач защиты, регулирования и управления.

Всякая промышленная СКВ должна быть снабжена элементами и устройствами автоматического пуска и останова, а также устройствами защиты от аварийных ситуаций. Это первый уровень автоматизации СКВ.

Второй уровень автоматизации СКВ – уровень стабилизации режимов работы оборудования.

Решение задач третьего уровня управления связано с обработкой информации и формированием управляющих воздействий путем решения дискретных логических функций или проведения ряда определенных вычислений.

Трехуровневая структура технической реализации управления и регулирования работой СКВ позволяет осуществить организацию эксплуатации систем в зависимости от специфики предприятия и его служб эксплуатации. Регулирование систем кондиционирования воздуха основано на анализе стационарных и нестационарных тепловых процессов. Дальнейшая задача состоит в автоматизации принятой технологической схемы управления СКВ, которая автоматически обеспечит заданный режим работы и регулирования отдельных элементов и системы в целом оптимальном режиме.

Реальное или совокупное поддержание заданных режимов работы СКВ проводятся приборами и устройствами автоматики, образующими как простые локальные контуры регулирования, так и сложные многоконтурные системы автоматического регулирования (САР). Качество работы СКВ определяется главным образом соответствием создаваемых параметров микроклимата в помещениях здания или сооружения их требуемым значениям и зависит от правильности выбора как технологической схемы и ее оборудования, так и элементов системы автоматического управления этой схемы.

Автоматизация приточной системы вентиляции

При регулировании теплопроизводительности приточных систем наиболее распространенным является способ изменения расхода теплоносителя. Применяется также способ автоматического регулирований температуры воздуха на выходе из приточной камеры путем изменения расхода воздуха. Однако при раздельном применении этих способов не обеспечивается максимально допустимое использование энергии теплоносителя.

С целью повышения экономичности и быстродействия процесса регулирования можно применить совокупный способ изменения теплопроизводительности воздухоподогревателей установки. В этом случае система автоматического управления приточной камерой предусматривает: выбор способа управления приточной камерой (местное, кнопками по месту, автоматическое со щита автоматизации), а также зимнего и летнего режимов работы; регулирование температуры приточного воздуха путем воздействия на исполнительный механизм клапана на теплоносителе; автоматическое изменение соотношения расходов воздуха через воздухоподогреватели и обводной канал; защиту воздухоподогревателей от замерзания в режиме работы приточной камеры и в режиме резервной стоянки; автоматическое отключение вентиляторов при срабатывании защиты от замерзания в режиме работы; автоматическое подключение контура регулирования и открытие приемного клапана наружного воздуха при включении вентилятора; сигнализацию опасности замерзания воздухоподогревателя; сигнализацию нормальной работы приточной камеры в автоматическом режиме и подготовки к пуску.

Система автоматического управления приточной камерой (рис 1) работает следующим образом. Выбор способа управления производится поворотом переключателя SA 1 в положение «ручное» или «автоматическое», а выбор режима работы - переключателем SA 2 поворотом его в положение «зима» или «лето»,

Ручное местное управление электродвигателем приточного вентилятора М1 производится кнопками SB 1 «Стоп» и SB 2 «Пуск» через магнитный пускатель КМ ; исполнительным механизмом М2 приемного клапана наружного воздуха кнопками SB 5 «Открытие» и SB 6 «Закрытие» через промежуточные реле и собственные конечные выключатели; исполнительным механизмом МЗ клапана на теплоносителе кнопками SB 7 «Открытие» и SB 8 «Закрытие» через промежуточное реле К5 и собственные конечные выключатели и исполнительным механизмом М4 фронтально-обводного клапана кнопками SB 9 , SB 10.

Включение - выключение электродвигателя M 1 вентилятора сигнализируется лампой Н L 1 «Вентилятор включен», установленной на щите автоматизации.

Рис 1. Функциональная схема управления приточной камерой

Включение и выключение приточной камеры в автоматическом режиме работы производится кнопками SB 3 «Стоп» и SB 4 «Пуск», расположенными на щите автоматизации, через промежуточные реле К1 и. К2 . При этом перед включением вентилятора промежуточные реле К1 , КЗ и К6 обеспечивают принудительное открытие клапана на теплоносителе, а после включения вентилятора промежуточное реле К2 подключает контур регулирования температуры приточного воздуха и защиту от замерзания, а также открывает приемный клапан наружного воздух.

Поддержание температуры приточного воздуха осуществляется регулятором температуры Р2 с термисторным датчиком ВК1 , установленным в приточном воздуховоде; управляющий сигнал через релейно-импульсный прерыватель Р1 подается на исполнительный механизм МЗ клапана на теплоносителе.

Изменение соотношений расходов воздуха через калориферы и обводной канал производится по сигналам регулятора температуры Р4 с датчиком ВК2 , установленным в трубопроводе теплоносителя. Управляющие сигналы через релейно-импульсный прерыватель РЗ подаются на исполнительный механизм М4 фронтально-обводного клапана.

Защита воздухоподогревательной установки от замерзания обеспечивается датчиком - реле температуры теплоносителя Р5 , чувствительный элемент которого установлен в трубопроводе теплоносителя сразу за первой по ходу воздуха секцией подогрева, и датчиком-реле температуры воздуха Р6 чувствительный элемент которого установлен в воздуховоде между приемным клапаном наружного воздуха и воздухоподогревательной установкой. В случае опасности замерзания через промежуточное реле К6 производятся отключение электродвигателя M 1 приточного вентилятора, открытие клапана на теплоносителе и включение сигнализации, а также закрытие приемного клапана наружного воздуха. Возникновение опасности замерзания сигнализируется лампой HL 3 «Опасность замерзания» и звуковым сигналом НА .

Подготовка к пуску вентилятора после нажатия кнопки SB 4 сигнализируется лампой HL 2 (только для зимнего режима).

Автоматизация работы группы приточных систем

В системах промышленной вентиляции широко распространено использование группы приточных систем, работающих в режиме поддержания одинаковой температуры приточного воздуха. Для этого в схеме автоматизации предусматривается автоматическое регулирование теплопроизводительности воздухоподогревательных установок изменением температуры подаваемого теплоносителя при постоянном расходе воздуха и теплоносителя через них путем подмешивания части теплоносителя из обратной линии в подающую. Упрощенная функциональная схема системы управления группой приточных вентиляционных камер представлена на рис. 2. В этой схеме группа воздухоподогревательных установок приточных камер ПК1 -ПК П,

Рис 2 Функциональная схема управления группой приточных камер

соединенных по теплоносителю параллельно, связана с узлом подготовки теплоносителя, состоящим из насосов H 1 и Н2 (один резервный), обратного клапана К1 регулирующего клапана К2 и регулятора давления РД . На обратном трубопроводе перед узлом подготовки установлено реле протока теплоносителя РПТ .

Исполнительный механизм клапана К2 электрически связан с регулятором РТ1 , на входы которого подсоединены датчики ДТ температуры теплоносителя в подающей линии на выходе из узла подготовки и датчик Дн. в. температуры наружного воздуха. На схеме представлены также элементы сигнальной аппаратуры: сигнализатор температуры приточного воздуха РТ2 с датчиками Д1 -ДП и реле протока воздуха РПВ , установленные в каждой приточной камере. Сигнализатор РТ2 конструктивно выполнен в виде регулирующего многоточечного моста КСМ , выходные контакты которого, так же как и контакты РПВ , замыкают цепи световой и звуковой сигнализации.

Разработанная система обеспечивает управление группой приточных камер в ручном и автоматическом режимах.

В ручном режиме управления система позволяет запустить и остановить двигатель вентилятора любой приточной камеры ПК1 -ПКП ; запустить в соответствующем направлении и остановить исполнительный механизм регулирующего клапана К2 ; запустить в соответствующем направлении и остановить исполнительные механизмы любого воздушного клапана.

В режиме автоматического управления система позволяет осуществить программный запуск и выключение приточных камер ПК1 -ПКП , автоматическое поддержание заданной температуры воздуха на выходе из приточных камер; контроль температуры теплоносителя на выходе из калорифера, температуры и скорости воздуха на выходе из приточных камер с сигнализацией аварийного режима.

Включение системы и выбор режима «Ручной-автомат» производится с дистанционного щита.

В режиме ручного управления при переводе переключателя выбора насоса в положение «О» управление двигателями насосов производится установленными по месту кнопками «Пуск» и «Останов». Там же установлены кнопки ручного управления электродвигателями вентиляторов, исполнительных механизмов клапана К2 и воздушных приемных клапанов.

В режиме автоматического управления при переводе переключателей режима работы в положение «автомат» и выбора насоса в положение 1 и 2 кнопкой, расположенной на дистанционном щите, производится программный запуск группы приточных камер. Одновременно зажигается сигнальная лампа, свидетельствующая о включении автоматического управления. Вначале включается выбранный циркуляционный насос и открывается регулирующий клапан К2 . После 5-минутного прогрева калориферов автоматически включаются электродвигатели вентиляторов и открываются воздушные приемные клапаны. После полного открытия воздушных клапанов срабатывают концевые микропереключатели, подключая к работе цепи сигнализации и контроля приточных камер. При отсутствии или понижении расхода теплоносителя срабатывает реле РПТ и обесточивает промежуточное реле, которое, в свою очередь, размыкает контакты для питания магнитных пускателей электродвигателей вентиляторов.

Выключение системы автоматического управления производится также с дистанционного щита. При этом обесточиваются магнитные пускатели насоса и электродвигателей вентиляторов, закрываются воздушные приемные клапаны и клапан К2 на теплоносителе.

Вентиляция: Обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимого микроклимата и качества воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне при средней необеспеченности 400 ч/год - при круглосуточной работе и 300 ч/год - при односменной работе в дневное время (СП 60.13330.2012.)

Вентиляция бывает приточной и вытяжной.

Приточная - это вентиляция, при которой осуществляется подача очищенного свежего воздуха заданной температуры и влажности приточными установками и центральными кондиционерами.

Вытяжная - это вентиляция, при которой осуществляется удаление воздух из помещения с помощью вытяжных вентиляторов.

Приток и вытяжка должны быть равны по объему (исключением является противодымная вентиляция - когда на путях эвакуации создается подпор приточного воздуха). Внутри объекта приточный и вытяжной воздух распределяются по неравномерно. Например, в комнате приготовления пищи, в сан узлах, в комнатах сбора мусора баланс должен быть отрицательный (вытяжка больше притока), в чистых помещениях, например, кабинетах, переговорных, в чистых комнатах (микроэлектроника, фармацевтика) - напротив, положительный (приток больше вытяжки). Тогда запахи и пыль не будут распространяться по всем площадям и будут локализованы.

Если неприятные запахи и грязь распространяются по всем помещениям, это значит, что балансовые соотношения нарушены. Чаще всего это происходит по следующим причинам - ошибка при проектировании системы, засорение вентиляционных каналов, неправильная работа системы автоматизации.

Кратность воздухообмена —определяется числом обменов воздуха в помещении за единицу времени. Она равняется отношению объема воздуха, который подается в помещение в единицу времени, к объему помещения. Кратность воздухообмена может быть переменной величиной, она зависит от количества людей в помещении, температуры, влажности и т.п. Управление кратностью должно осуществляться в автоматическом режиме.

Кроме обеспечения комфортных условий в помещениях, автоматизации вентиляционных систем:

Процесс работы не автоматизированной системы вентиляции выглядит следующим образом: в помещение стало душно, оператор поднимает производительность системы вентиляции, в помещении стало холодно, оператор снижает производительность вентиляционной системы. Данный пример не имеет ничего общего с работой современных систем вентиляции, но иллюстрирует основную задачу системы автоматизации, которая должна выполняться - создание комфорта для посетителей здания или обеспечение заданных условий для производства.

Общий алгоритм работы системы. Основные параметры воздуха внутри помещения и на улице постоянно контролируются, измеряется температура воздуха, влажность, наличие в воздухе посторонних газов и примесей, концентрация СО2 и т.д. Данные поступают на микропроцессорный контроллер и анализируются. При выходе значений за определенный интервал (эти значения задаются при настройке системы, они называются «уставка»), контроллер передает управляющий сигнал на запуск исполнительных механизмов, вентиляторов, охладителей, нагревателей, осушителей, срабатывают клапана и заслонки, управляющих сечением воздуховодов и пр. При возвращении значений параметров в заданный диапазон, контроллер отправляет корректирующие сигналы.

Необходимость технического обслуживания определяется по косвенным параметрам, по падению давления или снижению скорости воздушных потоков в воздуховодах, энергопотреблению электрооборудования, сравнению параметров системы со средними для данного режима работы. Информация, выводимая оператору, сообщает о необходимости замены масла в компрессоре, замене фильтров, чистке воздуховодов и т.д.

Автоматика систем вентиляции состоит из следующих элементов:

• Датчики и преобразователи;
• Регуляторы;
• Исполнительные механизмы;
• Щиты автоматизации (контроллеры, управляющие контакты).

Датчики и преобразователи

Датчики - это элементы систем автоматизации вентиляции, служащие для получения информации о реальном состоянии регулируемого объекта. С их помощью осуществляется обратная связь системы регулирования с объектом по следующим параметрам: температуре, давлению, влажности и т.д.

Для того, чтобы информация с датчика передавалась системе в виде цифрового кода каждый датчик снабжается преобразователем.

Оптимальные места установки датчиков указываются в прилагаемых к ним инструкциях.

Датчики температуры могут быть для внутреннего и наружного применения; накладными на трубопровод (для контроля температуры поверхности трубопровода) или канальными (для измерения температуры воздуха в воздуховоде). Внутри помещений датчики температуры устанавливаются в нейтральных, относительно источников тепла или холода местах, снаружи здания в местах где датчик будет защищен от ветра или прямого попадания солнечных лучей.

Датчики влажности представляют собой блок с электронным прибором, измеряющим относительную влажность, и преобразующий данные в электронный сигнал. Бывают наружного и внутреннего исполнения. Устанавливаются в местах со стабильными условиями влажности, не допускается установка их вблизи радиаторов отопления, блоков кондиционеров, у источников влаги.

Датчики давления подразделяются на реле давления (механическое измерение перепада давлений и электрическое преобразование) и аналоговые датчики давления (преобразование давления сразу в электрический сигнал, например, с помощью пьезо-элементов). И те, и другие применяются для измерения давление как в одной точке, так и разность давлений в двух точках.

И внешние и внутренние датчики желательно устанавливать по два и более, например, с северной и с южной стороны здания. В современных системах, все внешние климатические датчики объединяют в единую метеостанцию.

Датчики потока измеряют скорость движения жидкости или газа в трубопроводе или воздуховоде. Расход жидкости вычисляется по формуле внутри процессорного блока исходя из разности давлений и других параметров (температуры, сечения трубопровода, плотности).

Исполнительные устройства

Исполнительные устройства следует рассматривать в привязке к управлению приводом.

Это важный элемент в таком процессе как управление вентиляцией, на долю которого выпадает роль осуществления приводной части автоматизации. Эти механизмы могут быть как электрическими, так и гидравлическими.

В качестве исполнительных устройств могут выступать клапаны, заслонки и частотные регуляторы.

Регуляторы

Регуляторы - это один из основных элементов системы автоматики для вентиляции, обеспечивающий управление исполнительными механизмами по показаниям различных датчиков.

По функциональному предназначению эти элементы вентиляционных систем подразделяются на регуляторы скорости и регуляторы температур.

Регуляторы скорости бывают однофазными и трёхфазными (также, как и двигатели). Также они бывают с плавным или ступенчатым регулированием, при этом выбор способа регулирования зависит от мощностей вентиляторов. Наиболее современным и экономичным является способ скорости вращения насосов и вентиляторов с помощью преобразователей частоты (ПЧ). Несмотря на высокую стоимость, ПЧ экономически оправдывают себя уже на двигателях с мощностью более 1 кВт.

Регуляторы температур в зависимости от способа управления бывают пороговыми, управляющие температурой с помощью полностью открытой или полностью закрытой заслонки (пример - автомобильный термостат), и с пропорционально дифференциальным управлением (PID), позволяют плавно управлять температурой в рабочем диапазоне.

Управление регуляторами в системах автоматизации вентиляции осуществляется из щитов управления.

Щиты автоматизации

Работа автоматизированной системы, ее удобство, надежность и безопасность эксплуатации напрямую зависят от алгоритмов управления процессом (специалистов, выполнивших проектирование и наладку), а также от возможностей комплектующих изделий. Алгоритмы реализуются на программном уровне и «зашиваются» в свободно программируемые контроллеры, установленные в щитах автоматизации .

При подключении датчиков к щиту автоматизации учитывают тип сигнала, передаваемого преобразователем (аналоговый, дискретный или пороговый). Аналогично выбираются и модули расширения, управляющие приводами устройств.

Щиты вентсистем бывают силовые, управляющие или совмещенные, если система небольшая. Щиты автоматики для вентиляции обеспечивают:

• Включение и выключение системы вентиляции;
• Индикацию состояния оборудования;
• Защиту от неправильного подключения питающего напряжения и короткого замыкания;
• Управление производительностью вентиляционной установки;
• Индикацию состояния воздушных фильтров;
• Защиту от перегрева электродвигателей;
• Защиту калорифера от замерзания;
• Поддержку и контроль температуры воздуха на входе вентиляционной установки и в помещении;
• Возможность применения временных ручных алгоритмов управления.

Проектирование системы автоматизации вентиляции и кондиционирования

Система автоматизации вентиляции и кондиционирования является одним из наиболее сложных проектов инженерных систем здания.

Это связано с большим количеством точек контроля и исполнительных устройств в системе и учетом нескольких режимов работы системы, включая зимний и летний. Предусматривают:

Проект разрабатывается по заданию технологов - специалистов, разработчиков проекта вентиляции и кондиционирования. В стандартный комплект чертежей включают:

Режимы работы системы. Работа в системе автоматизации и диспетчеризации здания

Щит автоматизации системы вентиляции должен обеспечивать работу в следующих режимах:

Ручном . В этом случае управление системой осуществляется вручную.

Автоматическом автономном , с передачей данных в систему диспетчеризации. В этом случае включение и выключение происходит автономно, без учета показаний смежных инженерных систем, при этом уведомления о работе системы передаются диспетчеру.

Автоматический в составе автоматизированной системы управления зданием. При таком режиме работа вентиляции синхронизирована с другими системами жизнеобеспечения здания. Все системы здания, управляемые по разработанным алгоритмам, формируют систему автоматизации и диспетчеризации здания .

Иногда, хитрые интеграторы представляют автоматическую автономную систему как полностью автоматическую. Заказчик узнает об этом, когда начинает получать счета за коммунальные услуги с суммами, выше ожидаемых.

Управление системой осуществляется по протоколам управления здания. Наиболее известные это LonWorks, ModBus, BACnet.

Управление вентиляцией при пожаре

При проектировании систем автоматики вентиляции, учитывают их работу в случае пожара.

Согласно СП 60.13330.2012, для зданий и помещений, оборудованных автоматическими установками пожаротушения или автоматической пожарной сигнализацией, следует предусматривать автоматическое действия электроприемников систем вентиляции:

• Отключение при пожаре в помещении или в системе вентиляции, которое может производиться централизованно, прекращая подачу электропитания и обеспечивая закрытие противопожарных клапанов на распределительные щиты систем вентиляции, или индивидуально для каждой системы с целью предотвращения распространения огня по воздуховодам и остановки притока кислорода к пламени;
• Включения систем противодымной вентиляции на путях эвакуации и в зонах безопасности, или противодымной вентиляции в помещении, где произошел пожар, в зависимости от проектных решений;
• Включения систем для удаления газа и дыма после пожара.