Автоматизированная система вентиляции. Изучаем автоматику для вентиляционных систем. На что обратить внимание при проектировании

Среди направлений развития технического прогресса автоматизация выделяется особо. Она избавляет человека от выполнения рутинных, а зачастую и опасных процессов, существенно уменьшает трудоемкость операций на производстве или в быту и позволяет оптимизировать все сферы жизни.

Автоматизировать можно практически любые функции техники и области ‒ в том числе и вентиляцию. Это актуально, главным образом, для крупных комплексов ‒ промышленно-производственных, складских, торговых ‒ но сегодня все чаще применяется и при организации систем жизнеобеспечения в домах. Вентиляция ‒ это сложноорганизованная система, в которой используется множество видов чувствительного инженерного оборудования, и ее автоматизация представляет собой небанальную и ответственную задачу. Однако преимуществ у нее много, и их стоит использовать.

Правильно организованная автоматизация вентиляционных систем ‒ это комплекс высокой степени рациональности, избавляющий пользователей от ручного контролирования индикаторов в среде и их изменения. В бизнес-пространствах, местах большого скопления людей, спортивных, производственных комплексах актуальна полная автоматизация, включающая вентсистемы:

модульные;
пожарные.

Качественные составляющие и умелая организация автоматических систем позволят сохранять безопасность людей в здании, а также:

обеспечивать работу в соответствии с установленными алгоритмами;
добиваться соответствия показателей установленным значениям;
останавливать системы при аварийных ситуациях;
контролировать состояние и работоспособность всех элементов;
визуализировать параметры, осуществлять дистанционное управление вентиляцией и так далее.

Преимущества организации автоматизированных вентсистем

Считать, что автоматика ‒ лишняя и затратная опция, нельзя. Она позволяет существенно «разгрузить» человека на производстве и в быту, повысить качество жизни и работы, обеспечить уровень безопасности гораздо более высокий, чем при ручном управлении. Среди основных достоинств, которыми отличается автоматика вентиляционного оборудования, стоит упомянуть:

снижение затрат на электричество, энергоносители, эксплуатацию инженерии, персонал ‒ практика показывает, что при автоматизировании (включение/отключение групп оборудования, например) можно достичь 10-20-процентной экономии тепло- и хладопотребления;
эффективная организация воздухообмена в помещениях ‒ при помощи автоматики можно задавать нужные параметры очистки, температур, интенсивности потока, при этом обеспечивается простое и быстрое достижение благоприятности микроклимата;
надежная защита в аварийных ситуациях ‒ комплексная система, включающая устройства оповещения, пожаротушения, нейтрализации задымлений, позволит быстро отреагировать на ЧП;
полный контроль (в том числе дистанционный) и управляемость системы ‒ при помощи автоматизированных установок можно регулировать работу вентиляторов, отслеживать, насколько загрязнены фильтры, нет ли перегрева или переохлаждения элементов и так далее.

Автоматика позволит определить, не нарушились ли выставленные частоты вращения вентиляторов. Она поддерживает заданные параметры, условия климата и управляет всеми устройствами. То, насколько безопасна, надежна и долговечна система, зависит от качества ее сборки и составляющих.

Конструктивные особенности автоматизированных венткомплексов

Автоматика для вентиляционных систем регулируется существующими положениями ‒ это ТУ, СниПы и прочие. Она представляет собой совокупность элементов и алгоритмов, обеспечивающих функциональное соблюдение выставленных параметров.

На что обратить внимание при проектировании

Принципиальные схемы автоматизирования в инженерные модели закладываются еще на проектной стадии. Тогда же выбирают принцип работы и уровень «замены» человека электроникой.
Управление автоматикой организуется при помощи специальных шкафов, в которые заводят регуляторы и контрольные элементы. Они должны располагаться в удобном и доступном месте, чтобы обслуживание можно было проводить без помех.
Рекомендуется в любой автоматизированной схеме устанавливать контрольные приборы ‒ в приточно-вытяжных венткомплексах, кондиционирующей системе. Выбор модели зависит от назначения объекта и экономико-технической целесообразности.

Какое потребуется оборудование

К базовому комплекту оборудования, которое входит в автоматизированно-вентиляционные комплексы, обычно относят:

Датчики ‒ элементы, снимающие показания с подконтрольного объекта и предоставляющие пользователю и управляющей системе информацию о его состоянии. Они поддерживают обратную связь, обеспечивая сведениями об уровне давления и влажности, температурах, и подбираются в зависимости от нужной точности, требований и диапазона.
Регуляторы/контроллеры ‒ элементы, координирующие работу исполняющих устройств и управляющие ими на базе данных, предоставляемых датчиками.
Исполняющие устройства ‒ оборудование механического, электронного, гидравлического типов, которое выполняет непосредственные функции. Это электроприводы пожарно-воздушных клапанных деталей и теплообменников, реле, следящие за перепадами давления, насосы.

Характеристика составляющих автоматизированной установки

Все детали и механизмы, из которых состоит автоматика вентиляционных установок, имеют свои особенности и делятся на типы.

Так, например, датчики могут относиться к комнатным или наружным устройствам, они монтируются накладкой на трубопроводы, в каналах. Среди них выделяются:

температурные ‒ могут функционально выставлять лимиты, устанавливаться в комнатах или снаружи;
влажности ‒ внутренние и наружные, соединяются с приборами для измерения относительных параметров, устанавливаются в точках, где температура и скорость движения воздуха неизменны, далеко от отопительных конструкций и прямых лучей солнца;
давления ‒ релейного и аналогового типов, могут измерять абсолютные значения или разности (на две точки);
потока ‒ для выяснения, с какой скоростью движется газ/жидкость в трубах или воздуховодах.

Приборы контроля выносятся на автоматизационные щиты, где объединена совокупность элементов регулирования и исполнения. Их производят при помощи сложного оборудования, непременно с сертификацией, глобальные и известные бренды: Phoenix Contact, Siemens, Schneider Electric, Legrand, General Electric и множество прочих. При их создании важно, чтобы устройства обеспечивали безопасность, а также удобно и эргономично эксплуатировались.

Полную информацию об автоматизации вентиляционной системы в каждом конкретном случае можно получить у специалистов «ЭкоЭнергоВент».

22 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Если невозможно получить теплоснабжение от сети центрального отопления, используют электрический калорифер с несколькими ступенями мощности (до четырех).

Расход воздуха в приточно вытяжных системах обеспечивается изменением производительности приточно вытяжных вентиляторов. Если при низкой температуре наружного воздуха полной мощности электрического калорифера для поддержания заданной температуры недостаточно, то снижается производительность (скорость враще ния) вентиляторов. Следует помнить, что при снижении скорости вращения вентиляторов количество поступившего в помещение воз духа может не соответствовать требованиям санитарных норм. Однако это позволяет обеспечить работу центрального кондиционера до тем пературы наружного воздуха минус 20–25 °С. Аналогичная ситуация возникает в летний период в случае работы на охлаждение при высо кой (выше расчетной) температуре наружного воздуха.

В в центральном канале устанавливается датчик потока воздуха

и датчик перегрева калорифера. При отсутствии потока воздуха электрокалорифер выйдет из строя через 10–15 с, поэтому для его за щиты устанавливается датчик потока. Помимо этого, в калориферах, как правило, устанавливают два термостата:

термостат защиты от перегрева с самовозвратом (температура срабатывания 50 °С);

термостат защиты от возгорания с ручным возвратом (темпе ратура срабатывания 150 °С).

Первый термостат срабатывает обратимо, то есть после того, как температура воздуха за электрокалорифером снизится до 40 °С, кало рифер включится снова. Однако если такое выключение случится 4 раза в течение 1 часа, то произойдет аварийное отключение системы. При срабатывании второго термостата система отключится, вклю чить ее повторно можно будет только вручную после устранения неисправности.

Контроль запыленности фильтра оценивается падением давления на нем, которое измеряется дифференциальным датчиком давления. Датчик измеряет разность давлений воздуха до и после фильтра.

Допустимое падение давления на фильтре указывается в его пас порте (обычно 150–300 Па). Это значение устанавливают при наладке системы на дифференциальном датчике давления (уставка датчика). Когда падение давления достигает значения уставки, от датчика посту пает сигнал о предельной запыленности фильтра и необходимости его обслуживания или замены. Если в течение 24 часов после выдачи сиг нала предельной запыленности фильтр не будет очищен или заменен, произойдет аварийная остановка системы.

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 23

Аналогичные датчики устанавливаются на вентиляторах. Если выйдет из строя вентилятор или ремень привода вентилятора, то сис тема будет остановлена в аварийном режиме.

1.4. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКВ ПО ОПТИМАЛЬНОМУ РЕЖИМУ

Термодинамическая модель подготовки приточ ного воздуха, основанная на регулировании влагосодержания по тем пературе точки росы, обуславливает большой перерасход холода и тепла. Однако широта ее использования связана с отсутствием быстродействующих точных регуляторов влажности.

В последнее время применяют метод регулирования СКВ по опти мальному режиму, позволяющему избежать повторного подогрева воз духа. Термодинамическая модель по оптимальному режиму меняется непрерывно, обеспечивая наименьший расход холода и тепла.

В таких моделях учитывается взаимное влияние двух контуров регулирования: температуры и влажности. Связанные системы регу лирования с двумя стабилизирующими контурами описываются довольно сложными математическими зависимостями, а их аппара турная реализация имеет высокую стоимость. Поэтому регулирова ние по оптимальному режиму применяется в технологическом или прецизионном кондиционировании воздуха.

Из описанных выше схем регулирования центральных кондицио неров вытекает, что для нормального функционирования установки центрального кондиционирования воздуха должна реализовываться определенная технология, обеспечивающая поддержание требуемого микроклимата в помещении. Для этого разрабатываются алгоритмы работы центральных кондиционеров по показаниям датчиков темпе ратуры, влажности, давления, величин токов, напряжения на элемен тах управления и т. д.

Реализация алгоритмов осуществляется исполнительными и за щитными элементами (электродвигатели, клапаны, заслонки и др.).

Таким образом, система автоматического управления установкой центрального кондиционирования должна выполнять следующие функции:

Управляющие (включение, выключение, задержки);

защитные (отключение при авариях, предупреждение повреж дений установки);

регулирующие (поддержание комфортных условий при минимальных эксплутационных расходах).

24 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

1.5. УПРАВЛЯЮЩИЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ СКВ

Управляющие функции обеспечивают выполне ние заложенных алгоритмов нормального функционирования систе мы. К ним относятся функции:

последовательность пуска;

последовательность останова;

резервирующие и дополняющие.

1.5.1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПУСКА

Для обеспечения нормального пуска кондицио нера необходимо соблюдать следующую последовательность:

1. Предварительное открытие воздушных заслонок

Предварительное открытие воздушных заслонок до пуска венти ляторов выполняется в связи с тем, что не все заслонки в закрытом состоянии могут выдержать перепад давлений, создаваемый вентиля тором, а время полного открытия заслонки электроприводом доходит до 2 мин. Входное напряжение управления электроприводом может быть 0–10 В (пропорциональное позиционное управление при плав ном регулировании) или ~24 В (~220 В) – двухпозиционное управле ние (открыто – закрыто).

2. Разнесение моментов запуска электродвигателей

Асинхронные электродвигатели имеют большие пусковые токи. Так, компрессоры холодильных машин имеют пусковые токи, в 7–8 раз превышающие рабочие (до 100 А). Если одновременно запустить вентиляторы, холодильные машины и другие приводы, то из за боль шой нагрузки на электрическую сеть здания сильно упадет напряже ние, и электродвигатели могут не запуститься. Поэтому запуск элект родвигателей необходимо разносить по времени.

3. Предварительный прогрев калорифера

Если включить кондиционер, не прогрев водяной калорифер, то при низкой температуре наружного воздуха может сработать защита от замораживания. Поэтому при включении кондиционера необходи мо открыть заслонки приточного воздуха, открыть трехходовой кла пан водяного калорифера и прогреть калорифер. Как правило, эта функция включается при температуре наружного воздуха ниже 12 °С.

В системах с вращающимся рекуператором сначала включается вытяжной вентилятор, затем начинает вращаться колесо рекуперато

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 25

ра, а после его прогрева вытяжным воздухом включается приточный вентилятор.

Таким образом, последовательность включения должна быть сле дующей: вытяжная заслонка – вытяжной вентилятор – приточная заслонка – рекуператор – трехходовой клапан – приточный вентиля тор. Время запуска в летний период составляет 30–40 с, в зимний – до 2 мин.

1.5.2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОСТАНОВА

1. Задержка остановки вентилятора приточного воздуха

В установках с электрокалорифером необходимо после снятия нап ряжения с электрокалорифера охлаждать его некоторое время, не вы ключая вентилятор приточного воздуха. В противном случае нагрева тельный элемент калорифера (тепловой электрический нагреватель – ТЭН) может выйти из строя.

2. Задержка выключения холодильной машины

При выключении холодильной машины хладагент сосредоточится в самом холодном месте холодильного контура, т. е. в испарителе. При последующем пуске возможен гидроудар. Поэтому перед выключением компрессора сначала закрывается клапан, устанавливаемый перед ис парителем, а затем при достижении давления всасывания 2,0–2,5 бар, компрессор выключается. Вместе с задержкой выключения компрес сора производится задержка выключения приточного вентилятора.

3. Задержка закрытия воздушных заслонок

Воздушные заслонки закрываются полностью только после оста новки вентиляторов. Так как вентиляторы останавливаются с задерж кой, то и воздушные заслонки закрываются с задержкой.

1.5.3. РЕЗЕРВИРУЮЩИЕ И ДОПОЛНЯЮЩИЕ ФУНКЦИИ

Дополняющие функции закладываются при ра боте в схеме нескольких одинаковых функциональных модулей (электрокалориферов, испарителей, холодильных машин), когда в за висимости от затребованной производительности включаются один или несколько элементов.

Для повышения надежности устанавливаются резервные вентиля торы, электронагреватели, холодильные машины. При этом периоди чески (например, через 100 ч) основной и резервный элементы меня ются функциями.

26 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

1.6. ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ СКВ

К защитным функциям относятся:

защита водяного калорифера от замораживания;

защита при выходе из строя вентиляторов или привода вентилятора;

защита при повышении перепада давления на фильтрах (засо рение фильтров);

защита холодильной машины при отклонении от допустимых значений питающего напряжения, давлений, температур, токов;

защита электрокалорифера от перегрева и сгорания.

2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СИСТЕМАМ АВТОМАТИЗАЦИИ СКВ

2.1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования к системам автоматизации условно можно разделить на три группы:

общие требования для всех систем автоматизации;

требования, учитывающие специфику СКВ;

требования к системам автоматизации, определяемые конкрет ной СКВ.

Общие требования для всех систем автоматизации, независимо от объекта управления, определяются рядом общегосударственных, нормативных документов. Главным из них являются: ДСТУ БА 2.4. 3 95 (ГОСТ 21.4.08 93), СНиП 3.05.07.85 «Системы автоматизации», «Правила устройства электроустановок (ПУЭ)» и ДНАОП 0.00 1.32 01.

В ДСТУ БА 2.4. 3 95 (ГОСТ 21.4.08 93) изложены нормы и пра вила выполнения рабочей документации автоматизации технологи ческих процессов.

Сборник норм и правил СНиП 3.05.07 85 определяет порядок

и правила выполнения всех работ, связанных с производством, мон тажом и наладкой систем автоматизации технологических процессов

и инженерного оборудования.

В ПУЭ даны определения и общие указания по устройству элект роустановок, выбору проводников и электрических аппаратов по спо собу их защиты.

В ДНАОП 0.00 1.32 01 приведены правила устройств электрообо рудования специальных установок, в т. ч. в разделах 2 и 3 – электро оборудования жилых, общественных, административных, спортивных

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 27

и культурно зрелищных зданий и сооружений, т. е. объектов, где установка СКВ обязательна. К отдельным положениям этих доку ментов мы будем обращаться в разделах, посвященных технической

2.2. ТРЕБОВАНИЯ, УЧИТЫВАЮЩИЕ СПЕЦИФИКУ СКВ

Эти требования в общем виде, представлены в разделе 9. СНиП 2.04.05 91*У «Отопление, вентиляция и кондици онирование» и регламентируют объем обязательных функций систем автоматизации: измерения, регулирования, сигнализации, автомати ческих блокировок и защиты технологического оборудования и т. п.

Автоматическое регулирование параметров обязательно для воз душного отопления, приточной и вытяжной вентиляции, работаю щей с переменным расходом, переменной смесью наружного и рецир куляционного воздуха и тепловой мощности калориферов 50 кВт и более, а также кондиционирования, холодоснабжения и местного доувлажнения воздуха в помещениях.

Основные контролируемые параметры СКВ:

температура воздуха и теплоносителя (холодоносителя) на вхо де и на выходе устройств;

температура наружного воздуха и в контрольных точках по мещения;

давление тепло и холодоносителя до и после устройств, где давление изменяет свое значение;

расход теплоты, потребляемой системы отопления и вентиляции;

давление (разность давлений) воздуха в СКВ с фильтрами и теплоутилизаторами по требованию технических условий на оборудование или по условию эксплуатации.

Необходимость дистанционного контроля и регистрации основ ных параметров определяется технологическими требованиями.

Датчики следует размещать в характерных точках в обслуживае мой (рабочей) зоне помещения, в местах, где они не подвергаются влиянию нагретых или охлажденных поверхностей или струй при точного воздуха. Допускается установка датчиков в воздуховодах, если параметры в них не отличаются от параметров воздуха в поме щении или отличаются на постоянную величину.

Если отсутствуют специальные технологические требования к точности, то точность поддержания в точках установки датчиков должна быть ±1 °С по температуре и ±7 % по относительной влажности. В случае применения местных кондиционеров доводчиков с индиви

28 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

дуальными регуляторами прямого действия точность поддержания температуры ±2 °С.

Автоматическое блокирование предусматривается в:

системах с переменным расходом наружного и приточного воз духа для обеспечения минимально допустимой подачи воздуха;

теплообменниках первого подогрева и рекуператорах для предотвращения их замораживания;

контурах воздухообмена, циркуляции теплоносителя и хладагента, для защиты теплообменников, ТЭНов, компрессоров и др.;

системах противопожарной защиты и отключения оборудования в аварийных ситуациях.

Причиной возможного замерзания воды в трубах является лами нарное движение воды при отрицательной температуре наружного воздуха и переохлаждении воды в аппарате. При диаметре трубки теп лообменника d тр = 2,2 см и скорости воды меньшей 0,1 м/с скорость во ды у стенки практически равна нулю. Вследствие малого термическо го сопротивления трубки температура воды у стенки приближается к температуре наружного воздуха. Особенно подвержена замерзанию вода в первом ряду трубок со стороны потока наружного воздуха.

Выделим три основных фактора, способствующих замерзанию воды:

ошибки, допущенные при проектировании и связанные с завы шенной поверхностью нагрева, обвязкой по теплоносителю и способом управления;

превышение температуры горячей воды и, как следствие, резкое снижение скорости движения воды, из за чего создается опасность замерзания воды в теплообменнике;

перетекание холодного воздуха из за негерметичности клапана наружного воздуха и при полном закрытии плунжера водяного клапана.

Обычно защита от замерзания теплообменников выполняется на базе двухпозиционных регуляторов с датчиками температуры перед аппаратом и в обратном трубопроводе воды. Опасность заморажива ния прогнозируют по температуре воздуха перед аппаратом (t н <3 °С) и одновременным понижении температуры обратной воды, напри мер, t w min < 15 °С. При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор. В нера бочее время клапан остается приоткрытым (5–25 %) при закрытой заслонке наружного воздуха.

Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха 29

Приведенные выше регламентированные функции автоматики СКВ не исчерпывают всех особенностей процесса и оборудования воздухообработки. Практика наладки и эксплуатации таких систем показала необходимость выполнения еще целого ряда требований. Здесь следует, прежде всего, остановиться на обязательном прогреве воздухонагревателя первого прогрева перед пуском двигателя при точного вентилятора и соблюдении последовательности включения

и останова рабочего оборудования системы. На рис. 1.13 показан типо вой график включения и выключения аппаратов и устройств приточ но вытяжной системы. Первым полностью открывается клапан калорифера, после его прогрева в течение 120 с подается команда на открытие воздушных заслонок, еще через 40 с включается вытяжной вентилятор и только при полностью открытых заслонках – приточ ный вентилятор. Кроме того, должен быть предусмотрен индивиду альный пуск оборудования, которое необходимо включать при наладке

и профилактических работах.

30 Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха

2.3. ТРЕБОВАНИЯ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ КОНКРЕТНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Эти требования формулируются на основе алго ритмов функционирования и управления СКВ. При этом выбор алго ритма управления определяется двумя основными качествами: точностью и экономичностью управления. Первое качество опреде ляет выбор оптимального закона управления, второe – оптимальной программы управления. Другие показатели, такие как надежность, стоимость и т. д. накладываются как ограничения на выбранный кри терий оптимальности первых двух факторов. И если определение оптимального закона управления производится специалистом по ав томатизации, то определение оптимальной программы управления должно вестись совместно специалистами по кондиционированию и вентиляции и специалистами по автоматизации. При таком подходе учитываются как требования к системе автоматизации, так и к автома тизируемому объекту. На практике более распространено раздельное проектирование с выдачей технического задания или исходных дан ных на автоматизацию.

В этих документах обычно оговаривается:

диапазон изменения возмущающих воздействий;

заданные параметры состояния воздуха и требования к точности их поддержания;

требования к поддержанию параметров воздуха в обслуживаемых помещениях в нерабочее время;

функциональная схема объекта с техническими характерис тиками выбранных аппаратов и устройств тепловлажностной обработки воздуха;

данные о расчетных максимальных и минимальных теплов лажностных нагрузках объекта, режимах тепловлагообработки воздуха и условия перехода от одного режима к другому;

графики или диапазоны изменения нагрузок на протяжении суток, рабочей недели, месяца и т. п.

Эти данные необходимы для реализации программного управле ния СКВ в указанные периоды с целью экономии электроэнергии, затрат тепла и холода.

На основании описанных требований и исходных данных произ водится выбор технических средств автоматики и разрабатывается техническая документация на систему автоматизации.

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.

Принципиальную схему системы автоматизации вентиляции, как правило, разрабатывают на стадии проектирования инженерных комплексов здания, в это же время решается вопрос о предпочтительном режиме управления (полуавтоматический или автоматический). Шкафы управления должны монтироваться в максимально доступном месте для того, чтобы при необходимости легко контролировать оборудование и выполнять его регулярное сервисное обслуживание.

Автоматическое управление позволяет:

Регулировать интенсивность работы вентиляторов;
Вовремя предотвращать замерзание водяного калорифера;
Поддерживать оптимальную температуру воздуха и прочие показатели, влияющие на жизнедеятельность.

Понятие автоматизации

Автоматику вентиляции обеспечивают установленные в здании специальные шкафы, отвечающие за автоматическое управление всем имеющимся вентиляционным и климатическим оборудованием. Автоматизацию можно провести на любых объектах, вентиляционные системы которых являются усложненными схемами или комплексами средней сложности. Современные автоматизационные элементы выполняют одновременно несколько функций, а владелец за счет этого ограждается от неизбежных (в том случае, когда нет единого управления) сбоев системы.

Причины востребованности автоматизированных вентиляционных систем

Вентиляционные системы, в большинстве случаев, представляют собой сложные сочетания инженерного оборудования, предназначенного для обеспечения эффективного воздухообмена. Ручное управление здесь не рационально, так как постоянно меняются показатели давления, влажности и температуры в зависимости от времени года, климатический условий, изменяется количество удаляемого и поступающего воздуха. Идеальным решением будет полная автоматизация вентиляции и систем кондиционирования.

Необходимое оборудование

Основные элементы, благодаря которым обеспечивается автоматизация вентиляции :

Регуляторы – ключевые составляющие, именно они координируют деятельность исполнительных механизмов на основе показателей имеющихся датчиков;
Датчики – составные части, на основе которых и образуется система автоматики, они предоставляют информацию о текущем состоянии подконтрольного объекта. Датчики обеспечивают обратную связь по каждому отдельному параметру – влажность, температура, давление и пр. В качестве критериев для выбора датчиков выступают условия эксплуатации, требуемая точность замеров, диапазон показателей.
Исполнительные механизмы – электрические, гидравлические, механические исполнительные устройства.

Преимущества использования автоматизированных вентиляционных систем:

Заметная экономия электроэнергии (расходы уменьшаются примерно на 20%);
Дистанционное управление и регулировка работы элементов системы;
Индикация необходимых параметров функционирования системы;
Возможность регулирования климатических характеристик воздуха в помещениях;
Отслеживание интенсивности загрязнения фильтров, обеспечивающее своевременное сервисное обслуживание;
Контроль эффективности оборудования, защита от переохлаждения, перегрева элементов системы.

На сегодняшний день автоматизацию вентиляции проводят не только на промышленных объектах, она актуальна и для большинства жилых, общественно-бытовых зданий. Основная ее задача – обеспечение максимально комфортного воздушного пространства в помещении.