Изучаем автоматику для вентиляционных систем

Преимущества

• Создание полноценной системы диспетчерского контроля и управления с возможностью непрерывного слежения за работой вентиляционной системы
• Своевременное предоставление оперативному персоналу качественной информации о ходе технологического процесса, состоянии инженерного оборудования и технических средств управления
• Снижение вероятности ошибочных действий оператора за счет своевременного представления информации в наглядном виде
• Повышение эксплуатационного ресурса вентиляционного оборудования за счет немедленного реагирования на сбои в системе
• Снижение расхода энергоресурсов за счет реализации функций автоматического регулирования и управления
• Возможность масштабирования и наращивания функционала системы, в том числе силами Заказчика
• Минимизация затрат на выполнение инжиниринговых работ Заказчиком, требуется только настройка проекта
• Долговременное хранение полученных данных
• Оптимальное соотношение «цена — качество» системы.

Краткий обзор современных моделей

Функции автоматического шкафа вентиляции

Благодаря усовершенствованию оборудования в области вентиляционной автоматизации, стало возможным исключение человеческого фактора из работы шкафа управления вентиляцией. Автоматика гарантирует высокий уровень безопасности огромного функционала, которым обладает вентиляция, управляемая исполнительными устройствами шкафа.

Широкие возможности шкафов управления вентиляцией включают в себя:

• Подключение любых элементов вентиляции с разными физическими характеристиками и различными портами для установки системы.
• Способность контроля напряжения сети.
• Управление специальными электрическими клапанами для обеспечения беспрерывной мощности в электросети. Увеличивает эксплуатацию приборов, исключая их перегрев, замыкание, перегрузки.
• Контроль заданных параметров для помещения и скорости вращения вентиляторов.

Стандартные функции

Обычный шкаф автоматики вентиляции обладает следующими функциями:

• Контроль температуры нагрева отдельно взятого элемента системы вентиляции.
• Контроль над параметрами работы привода воздушного клапана.
• Контроль за чистотой воздушных фильтров. При загрязнении подается звуковой сигнал на узел управления вентиляционным оборудованием.
• Управление клапаном для перемещения потоков воздушных масс для поддержания заданной температуры воздуха в помещении.
• Управление узлом вентиляционного оборудования осуществляется в ручном режиме, включение и выключение.
• Исключение перегрева и короткого замыкания насосного мотора.
• С помощью световых индикаторов можно получить информацию о работе системы в целом.
• Возможность продления времени остановки перемещения: и приточного, и вытяжного воздуха, вентиляторами ШУВ (шкаф управления вентиляцией).
• Ведение журнала сбоев в работе системы принудительной вентиляции.
• Контроль за обледенением деталей фреоновых охладителей.

Расширенные функции

Набор расширенных функций зависит от конкретной модели прибора ШУВ. Часто используют такие функции как:

• Управление специальными клапанами для регулировки давления при обрыве ремня вентилятора.
• Осуществление контроля в автоматическом режиме за количеством углекислого газа.
• Сохранения всех данных о работе в журналах после отключения электроэнергии.
• Контроль над специальной камерой смешения потоков воздуха.
• Программирование на неделю вперед всего рабочего процесса.
• Контроль за параметрами охлаждающего клапана.
• Контроль с помощью электрообогревателя.
• Использование пульта дистанционного управления.
• Осуществление эффективной работы с датчиками, предназначенными для контроля разных параметров помещения, используя каскадный способ.

Функции

Набор функций современной автоматики очень широк. Помимо непосредственного поддержания необходимой температуры и воздухообмена, автоматика регулирует влажность, поддерживает заданные параметры качества воздуха, следит за энергосбережением, контролирует исправность вентиляционного оборудования. Автоматика выполняет свои функции совместно с подключаемыми к щиту датчиками и исполнительными устройствами.

Основные функции автоматики для вентиляции:

• поддержание требуемой температуры приточного воздуха и температуры в помещении;
• дистанционное включение/выключение системы вентиляции;
• управление работой и производительностью вентиляторов;
• контроль состояния теплообменных агрегатов, таких как термостаты перегрева электронагревателей, защита водяного калорифера от замораживания по температуре воздуха и обратной воды, и т. д;
• контроль уровня загрязнения фильтров;
• автоматический переход в режим зима/лето;
• контроль и управление роторными и пластинчатыми рекуператорами, тепловыми насосами, увлажнителями и осушителями;
• управление циркуляционным насосом водяного калорифера с учетом показаний датчиков наружной температуры и давления теплоносителя с защитой от сухого хода;
• управление приводом заслонки наружного воздуха;
• контроль работы приточного вентилятора;
• отключение вентиляционной установки по сигналу пожарной сигнализации

Кирилл Школьник, технический директор ООО «СПб-Автоматика»:
Система автоматизации для вентиляции играет роль управляющего и контролирующего центра, при помощи которого вентиляционное оборудование запускается, останавливается, выводится на необходимый пользователю режим работы по температуре и/или влажности и другим возможным критериям

Помимо управляющих функций важное значение имеют функции контрольные, позволяющие предотвратить обмерзание водяных теплообменников, защитить циркуляционный насос гидрообвязки, обеспечивающие своевременное информирование о загрязении фильтров, о перегреве электронагревателя или о нештатно остановившемся вентиляторе. Таким образом при помощи системы автоматизации достигается эффект обеспечения в обслуживаемых впомещениях необходимой циркуляции свежего воздуха желаемой температуры и влажности и защиты климатообразующего оборудования от аварийных ситуаций — что позволяет ему долго работать и выполнять свои функции

Конечно, работоспобность системы в течение продолжительного периода времени возможна при грамотном обслуживании опытными специалистами службы эксплуатации.

Основные задачи автоматики для вентиляции

Вентиляционная автоматика

Назначение

Автоматизация вентиляции и кондиционирования – первостепенная задача управления.

Автоматизация вентиляционных установок позволяет справиться с непростой задачей их обслуживания.

Чтобы обеспечить это условие, современные инженеры создали специализированные приборы, датчики и механизмы, с помощью которых можно собрать систему управления и защиты вентиляции.

Грамотно созданная система решает целый набор задач, среди которых наиболее существенны такие:

• Отслеживание, мониторинг и контроль всех параметров системы. Оповещение о неисправностях, опасных режимах, прочих чрезвычайных ситуациях и событиях. Современные средства контроля и мониторинга позволяют оператору в реальном времени отслеживать все важные показатели исправности системы и соответствия режима ее работы желаемому режиму;
• Анализ данных мониторинга и коррекция работы каждого устройства в отдельности и системы в целом в соответствии с предустановленными параметрами и режимами. Управляющая автоматика собирает данные с помощью датчиков, анализирует их с помощью вычислительных мощностей, принимает решение о внесении изменений в работу и дает сигнал исполняющей механике или устройствам пуска/выключения;
• Защита водяных контуров обогрева приточного воздуха и клапанов от замерзания в зимнее время. С помощью термостатов система отслеживает температуру калориферов и не дает ей опуститься ниже критического значения;
• Переключение режимов работы системы в зависимости от времени суток, дня недели, погодных условий, нагрузки на помещение. Автоматика управления вентиляцией по заданной программе, а также на основе данных мониторинга может вводить в эксплуатацию дополнительные силовые установки, отключать работающие вентиляторы или менять скорость их вращения, включать или выключать осушители воздуха и т.д.;
• Отсечка токов короткого замыкания или иных аварийных режимов для защиты электроники и проводников от опасности перегорания.

Щит автоматики вентиляции в виде настенного шкафа.

Основные узлы

Шкаф управления автоматикой вентиляции.

Следует сразу сказать, что проектирование автоматики систем вентиляции – достаточно сложная инженерная задача, для решения которой необходимо иметь ряд теоретических знаний и определенный опыт.

Также важно знать:

• структуру подобной системы;
• ее основные узлы и детали;
• логику работы и взаимодействия всех ее частей и агрегатов.

Чтобы подобрать наиболее подходящий под конкретные условия комплекс приборов и средств контроля, необходимо знать номенклатуру изделий разных производителей, иметь опыт эксплуатации различных аппаратов, знакомиться с отзывами пользователей, знать модели с точки зрения соотношения цена/качество. Одним словом, нужно быть «в теме».

Спроектировать грамотную вентиляционную автоматику сможет только квалифицированный специалист.

Современные автоматические комплексы оснащены различной аппаратурой, как аналоговой, так и цифровой, включающей три основные группы:

1. Сенсорные приборы и датчики. Данная группа включает различные средства сбора информации о реальном состоянии системы по различным параметрам: температуре, давлению, влажности воздуха, силе тока и т.п. Полученная информация преобразовывается в электрический сигнал, который поступает на вход контроллера;
2. Регуляторы и контроллеры. Эта группа приборов осуществляет сбор и анализ данных, полученных от датчиков, и на основе анализа дает команды исполняющей механике или выключателям, которые меняют режим работы системы или ее отдельных частей. Регуляторы могут быть собраны на основании аналоговых логических схем или состоять из цифровой техники с программным обеспечением;
3. Исполнительная механика. Включает различные приводы, органы регулировки, выключатели и прочие механизмы, которые осуществляют реализацию команд от контроллеров по изменению тех или иных параметров работы вентиляции. Это может быть автоматический клапан приточной вентиляции, сервопривод, выключатель токовой отсечки, регулятор частоты вращения ротора электродвигателя и т.д.

Монтаж автоматики вентиляции лучше доверить специалистам.

Знание логики работы системы не сделает вас специалистом в области автоматики, но у автора статьи такой задачи и не было, ведь все адекватные люди понимают, что чтения статей для получения квалификации явно недостаточно. Однако теперь вы сможете говорить со специалистами на одном языке, понимая, что именно вам предлагают и почему это необходимо.

Различные устройства и узлы систем автоматического 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.

Основные разделы автоматизации систем вентиляции

При эксплуатации и автоматизации систем вентиляции большое значение имеет правильный подбор компонентов установки. Он определяется назначением проектируемой конфигурации.

Система автоматики модульных систем вентиляции

Автоматика для модульных систем вентиляции

Модульные установки собираются из раздельных компонентов: глушители шума, воздухопроводы, калориферы и др. Они отличаются простотой и надежностью. Блок управления вентиляцией должен поддерживать заданную температуру внутри помещения, защищать калорифер от вымерзания, контролировать быстроту кручения вентилятора. Он состоит из следующих компонентов:

• Датчики, измеряющие различные показатели: температуру, влажность и пр. Подбираются в зависимости от условий использования установки и того, насколько точными должны быть замеры.
• Регулирующие устройства, управляющие исполнительными механизмами, базируясь на данных датчиков.
• Устройств контроля.
• Оборудование для ввода данных.
• Исполнительные механизмы.

Система автоматики систем пожарной вентиляции

Сюда входят разные установки для защиты от пожаров, которыми оснащаются помещения и постройки с высокой опасностью возгорания. Они включают в себя сигнализационные устройства, оборудование для автоматического тушения, предохранения от дыма, помощи в эвакуации. К противопожарному оснащению зданий относятся также специальный внутренний водопровод и отделения лифта для соответствующих специалистов. Оснащение такого рода должно информировать находящихся внутри помещения людей о возгорании, ограничивать распространение горения, помогать в реализации эвакуационных мероприятий. Установка может быть блокирована для поступления добавочных доз огнетушителя, создания преград на пути огня.

Система автоматики центрального кондиционирования воздуха

Автоматика для систем кондиционирования воздуха

Оборудование, управляемое такими системами, предназначено для контроля климата в различных помещениях промышленного или коммерческого назначения. Сюда входят разные виды холодильной и кондиционирующей техники. Блоки автоматического управления обычно встраиваются в само оборудование либо поставляются производителем совместно с ним. Распространены проектировка и производство автоматики для конкретной установки по техзаданию, подготавливаемому заказчиком.

Функции и возможности автоматизации

Многообразие контроллеров

Контроллер — многофункциональное устройство

Еще на стадии разработки проекта системы вентиляции, при ее автоматизации стоит все просчитать. Чтобы в итоге не возникло трудностей с работой устройства и его компонентов в составе общей системы контроля над циркуляцией воздуха в помещении

Также важно заглянуть в будущее – возможно через несколько лет возникнет необходимость модернизировать контроль над системой вентиляции. Стоит учесть и такую возможность, ведь иногда необходимость в масштабировании нельзя обойти

На общем фоне можно выделить модели контроллеров, которые контролируют работу вентиляционной установки:

• с электровоздухонагревателем;
• с водяным воздухонагревателем, электрическим;
• с электрическим или водяным воздухонагревателем, а также воздухоохладителем;
• с воздухоохладителем и воздухонагревателем, конфигурированние таких контроллеров может производиться с компьютера (диспетчеризация);
• с рекуператором, а также воздухонагревателем, воздухоохладителем. Имеется возможность подключения к диспетчеризации.

Современные контроллеры могут поддерживать определенную температуру, как в воздуховодах, так и в помещениях. При монтаже в некоторых моделях имеется определенный режим тестирования, который помогает запустить и проверить, как работает автоматика в системе вентиляции

Также, важной особенностью является то, что в программируемых контроллерах можно сохранить в памяти несколько программ. При необходимости устройство пользуется одной из них

Современные модели с жидкокристаллическим экраном выводят информацию на русском языке, а некоторые – зарубежные контроллеры, показывают графические изображения.

Важной особенность является не только технические характеристики, страна производитель, но и дизайн устройства

Производители уделяют лицевой части корпусов блоков особое внимание. Это позволяет выбрать не только многофункциональный контроллер с дисплеем или без, но и аккуратный корпус небольшого размера

Современные устройства могут управлять и регулировать системой воздухообмена комплексно. Не каждый знает, что контроллер для приточной вентиляции выполнен на базе микропроцессоров. От его мощности зависит количество памяти, скорость выполнения и переключения программ. Все логические операции, записанные в машинном коде, выполняются точно. Программирование производится с помощью компьютера. Защита параметров осуществляется при помощи паролей разного уровня. Некоторые модели программируются таким образом, что в случае спонтанного отключения электричества заслонки на приточной вентиляции закрываются самостоятельно автоматически.

Особенности монтажа и подключения

Назначение и особенности работы общеобменных вентиляционных установок

Такие вентиляционные системы обеспечивают эффективный воздухообмен во всем пространстве обслуживаемого помещения либо в значительной его части. Общеобменные воздухообменные системы позволяют равномерно удалять загрязненный воздух и заменять его чистым, опять-таки, равномерно распределяя по всему пространству. Общеобменные установки делятся на приточные и вытяжные.

Приточные предназначены для ассимиляции чрезмерного количества влаги и тепла, уменьшения концентрации вредных для людей и техники газов и паров, которые не смогла удалить общеобменная или местная вытяжка.

Схема общеобменной приточно-вытяжной вентиляции.

В случае недостатка тепла общеобменная приточная вентиляция дополняется механизмами побуждения и подогрева поступающего воздуха. Предварительно подающийся воздух очищается от пыли и прочих примесей.

Общеобменная система является одним из наиболее широко использующихся типов воздухообменных установок. В качестве наиболее простого примера такой системы можно привести вентилятор. Обычно его устанавливают в оконном проеме. Можно монтировать и в предварительно подготовленное отверстие в стене. Благодаря вентилятору осуществляется удаление воздуха из наиболее близко расположенной к нему зоны и осуществляется процесс общего воздухообмена.

Иногда подобные установки комплектуются вытяжным воздуховодом. В случае если он имеет длину более 30-40 м, то для компенсации потерь давления в сети вместо традиционно применяющегося осевого вентилятора устанавливается центральный.

В помещениях промышленного назначения одной системой воздухообмена, к примеру, общеобменной либо местной, как правило, обходиться не удается. Причина этому заключается в том, что воздух на производстве загрязнен разнообразными вредными выделениями. При этом условия поступления воздуха в обслуживаемые помещения тоже различаются.

В некоторых ситуациях может выполняться комбинированное устройство механических вентиляционных систем и аэрационных естественных систем.

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.

Источник

Монтаж вентиляционных систем

Перед монтажом вентиляционных систем с автоматическими составляющими требуется грамотное составление проекта. Для этого нужно обладать определенными инженерными навыками, поэтому проведение таких работ лучше всего доверить профессионалам.

Нынешние технологии дают возможность конструировать довольно сложные системы автоматического управления вентиляционных систем. По этой причине их установка и последующая наладка, даже при наличии грамотно составленного проекта, должны осуществлять только опытные специалисты. Своими руками проводить такие работы не рекомендуется, особенно если речь идет об очень сложной схеме. Любые недочеты и ошибки, допущенные по ходу монтажа, могут спровоцировать серьезное нарушение воздушного обмена, из-за чего в имеющемся пространстве будут иметь место условия, невозможные для пребывания людей.

Не менее важным этапом в проведении таких работ станет пуско-наладка. В этот момент проверяется работа собранной вентиляционной системы в целом, а также приводятся все необходимые показатели в соответствии с разработанным заранее проектом.

Режимы работы системы. Работа в системе автоматизации и диспетчеризации здания

Основные задачи автоматики для вентиляции

Поскольку на современном рынке представлено большое количество всевозможных технических устройств для автоматизации вентиляции, набор их функций также чрезвычайно широк.

Основные функции модуля управления, оснащенного элементами электронного интеллекта:

• Поддержание заданных параметров микроклимата внутренних помещений – температуры и влажности воздуха, насыщенности углекислым газом и т.д.
• Возможность для оператора удаленного управления вентиляторами, дистанционного их включения и отключения.
• Осуществление автоматизированного контроля над датчиками работы всех узлов и агрегатов вентиляционного оборудования.
• Самостоятельный перевод оборудования в летний или зимний режим.
• Контроль над уровнем загрязнения фильтрующих устройств с функцией подачи сигнала о необходимости прочистки.
• Открывание и закрывание заслонок воздуховодов, регулировка производительности приточных и вытяжных вентиляторов.
• Прекращение подачи свежего воздуха при срабатывании пожарной сигнализации.
• Отключение электропитания при аварийных ситуациях – резких скачках или понижении напряжения. Это позволяет предотвратить выход из строя приборов, датчиков и отдельных узлов вентиляционной системы.

Дополнительные функции

Современные производители для максимально полного удовлетворения запросов покупателей, уделяют особое внимание не только надежности выпускаемого оборудования. Немаловажным фактором в конкурентной борьбе за потребителя является оснащение продукции как можно большим дополнительным функционалом

Сегодня стали доступны такие высокоинтеллектуальные функции, как:

• Подключение вентиляции к единому электронному диспетчеру управления «умный дом».
• Управление настройками через интернет-приложения, при помощи Wi-Fi и блютуз.

Оснащенная современным функционалом автоматическая аппаратура становится понятной и простой в управлении, подобно прочей бытовой технике.

Щиты автоматизации

Щиты автоматизации отопления служат для управления отопительной системой. С их помощью управляют циркуляционными насосами, регулирующими клапанами с импульсным либо аналоговым управлением, задвижками и соленоидными клапанами подпитки.

Щит автоматики могут комплектоваться датчиками температуры, давления и перепада давлений, либо производитель указывает перечень совместимого оборудования.

Реализуемые в щитах автоматизации функции:

• Регулирование температуры подающего и обратного теплоносителя для систем отопления;
• Поддержание заданного значения выбранного параметра, регулирование параметра по сетевому графику;
• Включение режимов энергосбережения, в ночное время, в праздничные и выходные дни, управление циркуляционными насосами, понижение температуры горячей воды в циркуляционном контуре;
• Защита от прикипания клапана (периодический прогон);
• Управление работой основного и резервного насосов с организацией их попеременной работы, АВР и защитой от «сухого хода»;
• Автоматический перезапуск насосов в случае сбоя по электропитанию;
• Другие функции.

При подключении датчиков к щиту автоматизации отопления учитывают тип сигнала, передаваемого преобразователем — аналоговый, дискретный или пороговый – открыт/закрыт. Модули расширения, управляющие приводами устройств, выбирают исходя из тех же принципов, учитываю тип управляющего сигнала и протокол управления.

Оборудование для системы автоматического управления вентиляцией

Основные узлы системы автоматизации отопления

• 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