Автоматизация систем вентиляции и отопления

Что собой представляет автоматизация систем кондиционирования и вентиляции Сегодня системы вентиляции и кондиционирования присутствуют во всех вновь строящ

Выбор оборудования: базовые принципы и функционал

Для непосвященного человека самостоятельный выбор системы принудительной вентиляции – задача непростая. Для того, чтобы ее решить, владельцу дома предстоит проштудировать большое количество специальной литературы, изучить физику воздушных потоков, ознакомиться с нормативами СанПИН, а также произвести достаточно большое количество расчетов. При этом необходимо иметь в виду, что для достижения максимальной эффективности приточно-вытяжной вентиляции одного лишь рекуператора недостаточно. Система должна быть оснащена надежной и чувствительной автоматикой, а также, в зависимости от индивидуальных условий эксплуатации и климатических особенностей региона, укомплектована дополнительными нагревателями, охладителями, увлажнителями приточного воздуха и т.д. И, что крайне важно, такая система должна работать автономно, без постоянного участия человека.

Уже только эта информация дает исчерпывающий ответ на один из самых популярных вопросов: «можно ли собрать автоматизированную систему вентиляции самостоятельно, конкретно под свой дом?» В принципе да, говорят специалисты, если процесс сборки вас интересует больше, чем результат, поскольку обеспечить хороший результат без должного опыта в кустарных условиях вряд ли удастся.

thumb_585.jpg

Дмитрий ШуваловТехнический директор ООО “ТУРКОВ”

Приступая к выбору системы принудительной вентиляции, домовладельцу следует учитывать не только большое число различных параметров, но и принимать во внимание бытовые ситуации.

Основными критериями, определяющими эффективность климатического оборудования, является снижение прямых теплопотерь дома, выражающееся в передаче тепла, от отработанного воздуха приточному, равно как и точный подбор и соблюдение рабочих параметров системы, а также ее автономность. 

Главным расчетным значением принудительной вентиляционной установки является объем воздуха, который должен поступать в помещение в течение одного часа. Тут необходимо понимать, что в отличие от систем отопления, расчет мощности вентиляционного оборудования осуществляется не по площади дома или кубатуре комнат, а с учетом назначения каждого помещения и частоты присутствия в нем людей. Например, для спальни достаточным будет обеспечить воздухообмен в объеме 60-80 кубометров в час на одну комнату. Для большого помещения столовой, гостиной (совмещенной кухни-гостиной) потребуется уже 120-150 м3/час. Исходя из этих параметров определяется общая производительность установки.

Далее решается вопрос с догревом входящего воздушного потока и оснащением устройства нагревателем соответствующей мощности.

Традиционно рекуператоры требуют догрева воздуха до заданной температуры ввиду того, что их КПД в среднем составляет около 80%. Много это или мало? Давайте представим ситуацию. Небольшой дом жилой площадью 110-120 квадратных метров – это примерно 300 кубов воздуха. Для поддержания комфортной стабильной температуры при нормальном воздухообмене требуется приблизительно 4,5 квт тепловой энергии, которую дополнительно должна вырабатывать отопительная система. Если же мы имеем дело с рекуператором, то 80% этой энергии он будет отбирать у исходящего воздушного потока, передавая его входящему, оставшиеся 20% будут сниматься с нагревательного элемента непосредственно в установке.

thumb_585.jpg

Дмитрий ШуваловТехнический директор ООО “ТУРКОВ

В зависимости от индивидуальных условий жилища рекуператоры оснащаются либо водяными, либо электрическими нагревательными элементом. Это дополнительное оборудование, требующее управления и контроля. Сегодня нагреватели с внешним управлением или работающие в формате вкл/выкл, в климатическом оборудовании уже не применяются, они безнадежно устарели. Современное оборудование оснащается системой управления, которая плавно регулирует мощность нагревателя, и точно поддерживает температуру подаваемого воздуха. При этом все необходимые настройки уже прописаны в заводских условиях, а пользователь лишь задает желаемую температуру воздуха через пульт управления.

Помимо нагревателя, который традиционно является штатным элементом заводского моноблока, вентиляционное оборудование может оснащаться дополнительными системами. Например, для эксплуатации в условиях крайнего севера, жарких регионов или морского побережья. В этом случае установка увлажнителей или охладителей приточного воздуха может существенно повысить комфорт жилого дома.

Виды систем отопления

Системы отопления классифицируются по следующим признакам.

По виду теплообмена между обогревателем и окружающей средой:

Конвективное отопление. В этом случае передача тепловой энергии происходит вместе с перемещением объемов горячего и холодного воздуха: тёплый воздушный поток устремляется вверх, холодный – опускается вниз. Из механизма передачи тепла, конвективное отопление невозможно через любые непроницаемые преграды, в т.ч. прозрачные.

Естественная конвекция (радиаторы отопления в квартирах)    Принудительная конвекция (радиаторы отопления с вентиляторами)

Лучистое отопление. Это вид отопления, при котором тепло передается излучением. От Солнца – к Земле или от нагретой поверхности к наблюдателю.

Передача тепла излучением от ИК обогревателя

Конвективно-лучистое отопление. Смешанный механизм. Большинство отопительных приборов (радиаторы, конвекторы, теплые полы и стены) передают тепло именно этим способом, оптимальным считается вариант, когда имеет место примерно равное (50/50) соотношение конвективного и лучистого тепла.

Тепло от костра к руке передается посредством всех трех видов теплопередачи

По виду теплоносителя:

Водяное отопление. На сегодняшний день самый распространённый вид отопления, который бывает следующих видов:

  • Радиаторное отопление, при котором могут использоваться следующие типы радиаторов: чугунные, стальные, алюминиевые, биметаллические, каменные, керамические, а также конвекторы.
  • Тёплый водяной пол. В этом случае отопительные коммуникации проложены под покрытием пола.
  • Плинтусное отопление. В этом случае каждая секция теплого плинтуса представляет собой небольшой конвектор с кожухом, а монтаж ведётся, как монтаж обычного радиатора.
    Плинтусный обогреватель
  • Водяное инфракрасное отопление («тёплый потолок»). При монтаже такой системы на потолке крепится большая инфракрасная панель, являющаяся источником тепла.
    heating06floor
  • Комбинированные системы: включают в себя элементы вышеприведенных систем отопления.

Воздушное отопление. К воздушным относят системы, в которых теплоносителем выступает нагретый воздух. В приточной вентиляции такие системы бывают локальными и распределёнными.

В локальных системах нагревание и подача воздуха производится непосредственно в отапливаемом помещении при помощи отопительных и отопительно-вентиляционных приборов.

В распределённых системах воздух нагревается в воздухонагревательной установке и по каналам подается в помещения.

Кроме того, бывает огневоздушное отопление, при котором тепло поступает от печей и каминов. При таком виде отопления теплоноситель либо практически отсутствует, либо им являются горячие дымовые газы.

Системы отопления без теплоносителя.

  • Электрические системы отопления. В таких системах электрическая энергия, преобразовываясь в тепловую, нагревает помещение, а не теплоноситель, например, электро-камины, ИК-электрические панели, электрические радиаторы или полы.
  • Газовые системы. В таких системах тепло вырабатывается при сгорании газо-воздушной смеси. В качестве примера можно привести газовые камины.
    картинка галового подогрева

Помещения административно-бытового корпуса.

В качестве системы вентиляции в АБК принята система с механическим побуждением (система П1), в качестве оборудования принята приточная установка 41В2 компании «Арктика» с модулем управления ACM-C2FZ321. В системе П1 наружный воздух очищается в фильтре грубой очистки класса G3 и подогревается в водяном калорифере до температуры +18°С.

Для обеспечения внутренней температуры воздуха +23°С в гардеробных установлен дополнительный нагревательный элемент РВЕС 100 /0,4 с симисторным регулятором температуры Pulser-DSP предназначенным для поддержания заданной температуры с помощью изменения мощности однофазных и двухфазных электрических нагревателей.

Машинный зал. Местная система вентиляции.

Для удаления пыли, опилок и стружки предусмотрена система аспирации от технологического оборудования (МО1-МО6).

Скорость воздуха в системе аспирации принята 17-21 м/с для исключения осаждения пыли в системе трубопроводов.

Для очистки воздуха от крупных частиц и пыли за пределами здания предусмотрена площадка, на которой устанавливаются циклоны завода «Формула» марки ЦДО-В-1800 и ЦДО-В-1000. Циклоны ЦН-15-600х6УП устанавливаются в машинном зале над бункером.

Вытяжные вентиляторы устанавливается за пределами здания на открытом воздухе, которые сетью трубопроводов соединены с циклонами. Выброс воздуха производится вертикально на 2 метра выше уровня земли.

От горячего пресса в проекте предусмотрена местная естественная вытяжка через зонт (система МО7).

Автоматизация кондиционирования

Автоматизация кондиционирования необходима для повышения комфорта персонала и посетителей, а также для эффективной работы оборудования.

Вопрос поддержания нужных параметров температуры особенно актуален, когда речь идет о проектировании инфраструктуры для центров обработки данных и других IT-помещений (серверных, кроссовых, станций связи, машинных залов и т. д.).

Наша компания имеет большой практический опыт разработки, внедрения и автоматизации систем кондиционирования.

Среди реализованных проектов имеются как небольшие офисы, так и крупные объекты, насчитывающие тысячи сотрудников. Мы успешно создадим и автоматизируем системы любого технического уровня, включая мультизональные VRF с использованием фанкойлов и локальные сплит-системы промышленного и полупромышленного класса.

automation-of-heating-ventilation-and-air-conditioning-systems-3.jpg

Мы предлагаем эффективные и экономичные решения, которые обеспечат качественный контроль параметров воздуха при минимальном износе оборудования.

Стабильный процесс охлаждения и благоприятные условия для работы людей и дорогостоящей техники гарантируются даже при экстремально высоких температурах.

АДАПТАЦИЯ ПРОЕКТА КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ СЕРВЕРА BOSS

Сервер системы диспетчеризации BOSS взаимодействует с полевыми устройствами по протоколам ModBus и BACnet. Соответственно для интеграции контроллера в шину по тому или иному протоколу необходимо внести соответствующие доработки в проект приложения контроллера.

Вновь вернемся к c.design. Добавим коммуникационную линию с протоколом Modbus Slave…

vestnik_100_5_108.png

…и все имеющиеся в проекте переменные в нее:

vestnik_100_5_109.png

Экспортируем таблицу переменных в файл в формате 2CF. Этот формат традиционно используется CAREL для интеграции в системах диспетчеризации.

vestnik_100_5_110.png

Выбираем Standard mode:

vestnik_100_5_111.png

vestnik_100_5_112.png

Результат:

vestnik_100_5_113.png

Готовую линию подключим к BMS-порту контроллера. В случае с модификацией c.pCOmini HIGHEND такой порт имеет физический интерфейс Ethernet:

vestnik_100_5_114.png

После описанных действий контроллер необходимо загрузить с новым приложением.

vestnik_100_5_114f.png

Создание конфигурационного файла в Device Creator

Конфигурационные файлы новых устройств для интеграции в сервер BOSS создаются с помощью утилиты Device Creator.

vestnik_100_5_115.png

Импортируем ранее созданный 2CF файл:

vestnik_100_5_116.png

vestnik_100_5_117.png

Появится окно, в котором следует установить показанные параметры импорта:

vestnik_100_5_118.png

В результате в окне Device Creator появится список переменных нашего контроллера:

vestnik_100_5_119.png

Для полноценного конфигурирования нового устройства для импорта в BOSS требуется ввести еще ряд параметров в соответствующем окне:

vestnik_100_5_120.png

После чего следует сохранить файл конфигурации в формате XML.

vestnik_100_5_121.png

Импорт нового устройства в BOSS

Подключаемся к веб-интерфейсу BOSS:

vestnik_100_5_122.png

По умолчанию все устройства, подключенные к BOSS, отображаются с помощью шаблонных страниц, которые автоматически генерируются системой.

Такой подход радикально упрощает процедуру развертывания системы диспетчеризации, так как отпадает необходимость в разработке специализированного интерфейса на начальном этапе — эта работа может быть выполнена позже, когда будут окончательно решены вопросы состава и размещения оборудования. Соответственно интерфейс диспетчера будет разрабатываться с максимально возможным учетом актуального состояния объекта.

vestnik_100_5_123.png

Для импорта нового устройства следует открыть страницу «Настройка»…

vestnik_100_5_124.png

…и выбрать пункт «Импортировать устройство из Device Creator».

vestnik_100_5_125.png

Если правила формирования файла конфигурации соблюдены, в результате появится сообщение «Success».

vestnik_100_5_126.png

Далее следует подключить новое устройство к соответствующей линии, в нашем случае — к линии с протоколом Modbus TCP

vestnik_100_5_127.png

Находим наше устройство в списке доступных:

vestnik_100_5_128.png

Указываем адрес, к которому предполагается подключить устройство:

vestnik_100_5_129.png

Нажимаем «Сохранить». Появится информационное сообщение об успешном выполнении операции.

Обычно после добавления нового устройства требуется перезапустить ядро сервера диспетчеризации — «движок».

vestnik_100_5_130.png

В итоге в списке устройств появится вновь созданный контроллер:

vestnik_100_5_131.png

В свойствах устройства можно изменить состав отображаемых переменных и порядок их расположения на экране:

vestnik_100_5_132.png

Устройство сконфигурировано, отвечает серверу и не имеет тревог:

vestnik_100_5_133.png

При наступлении тревоги меняется отображение:

vestnik_100_5_134.png

Шаблонная страница устройства позволяет просматривать и менять имеющиеся параметры:

vestnik_100_5_135.png

Кроме того, выбранные параметры могут быть сохранены в журнал (лог) и отображены в виде графиков:

vestnik_100_5_136.png

Создание проекта c.Web для BOSS

Проект пользовательского интерфейса для BOSS можно создавать как с нуля, так и используя ранее созданные проекты.

Один из способов — непосредственно в редакторе щелкнуть правой кнопкой мыши по названию проекта и выбрать Node actions — PROJECT — Copy Server:

vestnik_100_5_137.png

В открывшемся окне указываем имя нового сервера:

vestnik_100_5_138.png

После чего получаем в дереве проектов копию исходного проекта.

Прежде всего в новом проекте следует отредактировать параметры расположения файлов конфигурации и целевые папки для загрузки проектов.

vestnik_100_5_139.png

В случае с BOSS имеется возможность в режиме онлайн получать в c.Web информацию о конфигурации подключенных устройств и выгружать готовые страницы в сервер.

vestnik_100_5_140.png

На странице Distribution следует снять галочку Compress files, так как BOSS не поддерживает такой режим.

vestnik_100_5_141.png

После настройки сервера можно загрузить конфигурацию:

vestnik_100_5_142.png

Что должно привести к появлению в дереве проекта точек данных, доступных для привязывания к объектам:

vestnik_100_5_143.png

Свяжем имеющиеся объекты с новыми тэгами…

vestnik_100_5_144.png

…и отредактируем скрипт:

vestnik_100_5_145.png

После этого выгружаем проект в BOSS:

vestnik_100_5_146.png

По завершении этих операций в веб-интерфейсе BOSS на закладке «Карта» увидим:

vestnik_100_5_147.png

Нажатие F11 переводит браузер в полноэкранный режим, который более удобен для оператора:

vestnik_100_5_148.png

vestnik_100_5_149.png

Основные узлы системы автоматизации отопления

Условная схема системы отопления, показаны элементы автоматизированной системы

  • датчики температуры (для помещения, уличные, теплоносителя) и давления, с помощью которых обеспечивается постоянное поступление информации о состоянии отопительной системы;
  • терморегуляторы (задатчики, термостаты), осуществляющие регулировку подачи теплоносителя;
  • приводы исполнительные устройства (клапанов, насосов циркуляционных и подпитки, частотные регуляторы) выполняют функцию регулирующих и предохранительных механизмов, обеспечивающих надёжную и безаварийную работу системы.
  • щиты автоматизации (контроллеры, модули расширения), осуществляющие управление отопительной системой

Функции и возможности автоматизации

Автоматика вентиляционной системы выполняет несколько важных задач. Ознакомимся с ними.

  • Благодаря автоматике вся система работает исправно и всегда находится под контролем. Обычно монтируют специальный анализатор аварий. Современные разработки дают возможность управлять автоматическими системами удаленно – оператор только следит за эксплуатацией имеющегося устройства, а также может вносить свои корректировки, устанавливая те или иные режимы.
  • При помощи автоматического оснащения можно проводить анализ в индивидуальном порядке и мониторинг функционирования каждого имеющегося механизма. Кроме того, есть возможность отслеживать общую деятельность вентиляционной схемы. Датчики агрегата выдают определенные данные, автоматическая система исследует положение и вносит свои поправки в действии техники. Если приключилась авария, то на специальную кнопку пуска отправляется соответствующий сигнал отключения.






  • Автоматика в системах вентиляции также предназначена для сбережения клапанов и водяного нагревательного контура от губительного влияния низких температурных значений. Кроме того, автоматическое оснащение не дает температуре спускаться до опасных значений.
  • Система автоуправления позволяет регулировать вентиляцию в помещении. Благодаря такому дополнению есть возможность переключения разнообразных режимов. Так, в условиях резких скачков нагрузок и температуры автоматика может сократить скорость вращения имеющихся вентиляторов, а также дезактивировать оборудование полностью.
  • Если имеет место такая неприятность, как короткое замыкание или иные подобные проблемы, то автоматика просто блокирует определенные механизмы, чтобы предупредить возгорание и поражение людей электрическим током.




Как можно заметить, автоматика, идущая в комплекте с вентиляционной системой, выполняет много функций, и позволяет избежать многих серьезных проблем. Кроме того, заниматься регулировкой вентиляции гораздо проще именно с автоматическими компонентами.

Датчики

Датчики предназначены для контроля давления и температуры в помещении, на улице и теплоносителя в трубопроводах системы отопления.

Датчики (преобразователи) температуры. Системы автоматизации отопления

Датчики температуры бывают:

Погружными. Предназначены для снятия показаний о нагреве воды в трубах. Их монтаж выполняется на определенных участках системы. Данные датчики бывают биметаллическими и спиртовыми

Дистанционными. Данный тип датчиков устанавливается вне системы отопления. В последнее время популярностью пользуются беспроводные модели, которые передают информацию с помощью вспомогательной электроники, что даёт возможность установить их практически в любом месте – отдельном помещении или на улице.

Датчики давления бывают механическими – реле давления (механическое измерение перепада давлений и электрическое преобразование) и аналоговыми датчики давления (преобразование давления сразу в электрический сигнал, например, с помощью пьезо-элементов).

Интеграция с системами «умный дом» и самодиагностика оборудования

Сама по себе автоматизированная приточно-вытяжная вентиляция, укомплектованная указанным выше оборудованием и датчиками, подключёнными к контроллеру, оборудованная пультом управления, уже является своего рода умной климатической системой. Однако если вы сторонник технологического прогресса и хотите оснастить свое жилье системой «умный дом», то она прекрасно будет коммуницировать с автоматизированной системой вентиляции.

Подключение к «умному дому» происходит через пульт управления по протоколу Modbus. Управление воздухораспределением и прочими функциями может осуществляться как через датчики с помощью программы управления, так и пользователем с центрального пульта или приложения в телефоне.

Справка:
Протокол Modbus — самый распространенный промышленный протокол для M2M (Machine-to-machine)-взаимодействия. Де-факто является стандартом и поддерживается почти всеми производителями современного промышленного оборудования. Благодаря универсальности и открытости, стандарт позволяет интегрировать оборудование разных производителей.

Помимо всего перечисленного современное автоматизированное вентиляционное оборудование оснащается системами самодиагностики, которые позволяют обнаружить неисправность в работе компонентов. Автоматика отслеживает все ошибки, в случае необходимости останавливает работу оборудования и отображает на пульте или в приложении в смартфоне пользователя соответствующую ошибку. 

Названные системы не только позволяют минимизировать участие человека в управлении оборудованием, но и значительно снижают эксплуатационные расходы, а также значительно улучшают качество работы вентиляционной системы. Автоматика имеет заводскую настройку и подключена ко всем исполнительным механизмам установки. 

Современные автоматизированные системы вентиляции представляют собой весьма сложный комплекс оборудования, датчиков и программного обеспечения, поэтому доверяйте свой выбор профессионалам.

Проектирование системы автоматизации отопления

Оборудование и алгоритмы проекта автоматизации систем отопления выполняется по технологии разработчиков системы отопления. Типовой состав проекта может быть следующим:

  • Общие данные;
  • Структурные схемы, при необходимости;
  • Задание на программирование системы;
  • Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем – по ним будут собираться щиты автоматизации;
    Функциональная схема щита контура отопления
  • Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
  • Схемы соединений со смежными системами автоматизации;
  • Схемы внешних соединений для щитов автоматизации (фактически это таблица соединений);
  • Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов, управления клапанами;
  • Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
  • План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
  • Кабельные журналы;
  • Монтажные схемы;
  • Спецификация оборудования и проводок.

Режимы работы системы. Работа в системе автоматизации и диспетчеризации здания

Системы управления отоплением могут работать в следующих режимах.

Ручной режим. В этом случае выставление режимов работы, переключение оборудования с основного на резервное и множество других функций осуществляется оператором вручную, при этом не важно, нажимает он кнопки на щите автоматизации или на ПК, это ручной режим.

Автоматический автономный режим. В этом случае включение и выключение системы осуществляет оператор, в дальнейшем система работает по заданному алгоритму и передает информацию о своём состоянии оператору или диспетчеру.

Автоматический в составе автоматизированной системы управления зданием. При таком режиме работа системы отопления синхронизирована с другими системами жизнеобеспечения здания, оператор или диспетчер не принимает участия в управлении.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...