Курсовая работа: Автоматическая система управления приточно-вытяжной вентиляции

3 Комплектация шкафов управления

Конструктивно щит управления приточной вентиляцией представляет собой прямоугольный корпус из пластика или металла и обладает классом защиты IP-45. При более сложных условиях эксплуатации защита может быть повышенной. Внутри расположены следующие устройства:

• блок питания;
• контроллер;
• преобразователи;
• автоматические выключатели;
• блок сигнализации и т. д.

Выключатели обеспечивают правильную работу калориферов, рекуператоров, вентиляторов и т. д. Защитная аппаратура срабатывает в нештатных ситуациях и обеспечивает подачу световых и звуковых сигналов.

К элементам управления можно отнести и приборы, которые собирают информацию и передают ее на щиток. Для этого используются датчики для замера температуры, загазованности и скорости перемещения воздуха. Температурные измерители могут быть аналоговыми и цифровыми.

Некоторые измерители устанавливаются внутри помещения или непосредственно на контролируемом устройстве и снимают показания его рабочего состояния. Атмосферные датчики монтируются снаружи здания.

В схеме с измерителями функционируют контроллеры, которые получают и обрабатывают данные в автоматическом режиме. Эти приборы считаются промежуточным звеном, так как информация передается дальше к исполнительным элементам. Встречаются комбинированные контроллеры, которые могут обрабатывать сигналы из разных систем (вентиляции, отопления и т. д. ).

Как выбрать и установить

При выборе аппаратуры управления вентиляционными устройствами, особое внимание следует уделить эксплуатационно-техническим характеристикам

Важную роль при правильном подборе техники играют сложность системы вентиляционных ходов, количество помещений и их внутренние объемы, а также количество людей, которые находятся в помещении.

Следует отдавать предпочтение продукции компаний, зарекомендовавших себя на рынке электроники.

При этом важно узнать, каковы гарантийные обязательства, предусмотрено ли бесплатное сервисное обслуживание. Чем выше уровень качества аппаратуры, тем выше ее стоимость

Однако, не стоит жалеть денег на качественную технику, поскольку она окупит все расходы многолетней безаварийной службой. Идеальным вариантом будет найти такой электронный модуль управления, который совмещал в себе качество сборки, большое количество функций и доступную стоимость. Как показывает практика, подобная аппаратура сегодня встречается среди продукции новых компаний, только выходящих на мировой рынок.

Прошедшие необходимую подготовку специалисты устанавливают аппаратуру в полном соответствии с требованиями технического регламента.

При самостоятельном подключении возможны ошибки, способные привести к выходу из строя, как отдельных узлов, так и всего оборудования. Также самостоятельно смонтированные комплексы управления не подлежат сервисному обслуживанию, и при поломке покупателю придется ремонтировать их за свой счет.

2 Варианты моделей

Выпускается несколько моделей шкафов управления вентиляцией, схема внутреннего устройства и функции которых могут различаться. Вот основные из них:

1. 1. Шкаф управления и питания приточной вентиляции. Это устройство с множеством функций: защитой от перегрева, возможностью нагрева или охлаждения с использованием воды или фреона. Может использоваться для контроля как за напольным вентилятором, так и за подвесным.
2. 2. Щит управления системой дымоудаления и проветривания. Способен самостоятельно управлять климатом, следить за удалением дыма и исполнять другие задачи. Контролирует температурный уровень и реагирует на его повышение, фиксирует излишнюю задымлённость. Оснащён аппаратурой для автоматического отключения при возникновении аварии.
3. 3. Шкаф для управления приточной вентиляцией с возможностью рекуперации. Он снабжён пластинчатым рекуператором и легко настраивается. Внутри него находятся насосы для рециркуляции воздуха, устройства для водного нагрева и охлаждения, электронагреватель, компрессор, конденсатор, заслонки от наружных температур.
4. 4. Шкаф, управляющий как приточной, так и вытяжной вентиляцией с рекуперацией. Он способен реагировать на экстренные ситуации, на чрезмерный перегрев или охлаждение. Его можно программировать так, как нужно в конкретной ситуации. Он, как и предыдущий вариант, оборудован теми же стандартными элементами, но помимо них имеет систему контроля температуры и защиту от конденсации.

Функциональные части и ее назначение

Что такое приточная вентиляция? Принцип действия вентиляционной системы основан на использовании механических устройств, которые производят нагнетание воздушных масс. В результате повышения давления внутри помещения пропорционально возрастает скорость выведения использованного воздуха.

При этом для ускорения исходящего потока не предусмотрено никаких механических устройств, поскольку для его выведения наружу используются существующие вентиляционные каналы.

Простейшим примером подобной вентиляционной системы является установка нагнетающего вентилятора в форточку. В процессе его работы постепенно увеличивается объем воздуха внутри помещения, а его излишки выводятся наружу через вытяжки, сообщающиеся с общим вентиляционным стояком. Таким образом, производится компенсация недостающей циркуляции воздушных масс, вызванной излишней герметизацией окон и входных дверей.

Схема приточной системы с вентилятором

К сожалению, в подавляющем большинстве случаев, для организации полноценного воздухообмена в здании установки одного вентилятора недостаточно. Поэтому схема приточной вентиляции включает в себя, гораздо больше элементов и состоит из следующих конструктивных деталей:

• нагнетающий вентилятор;
• фильтры;
• калорифер или кондиционер;
• воздуховоды;
• шумопоглатители;
• защитные решетки.

Приточная камера имеет достаточно простую конструкцию и включает в себя лишь самые необходимые детали. Однако даже она при правильном расположении всех элементов способна обеспечить отличный воздухообмен внутри помещения. Устройство приточной вентиляции может включать в себя дополнительные детали, увеличивающие производительность системы и повышающие уровень ее автоматизации. Речь идет о специальных датчиках и реле, контролирующих уровень поступления свежего воздуха, его температуру и скорость потока. На основании полученных данных они активизируют либо отключают вентиляторы, установленные в помещении.

Приточная вентиляция с рекуперацией

Особой разновидностью принудительной системы вентиляции является приточная вентиляция с подогревом и рециркуляцией тепла, которая обеспечивает частичное нагревание входного воздушного потока за счет удаляемого из помещения теплого воздуха при помощи специального устройства – рекуператора. При этом основной подогрев наружного воздуха осуществляется обычным воздухонагревателем.

Когда в помещении работает кондиционер с приточной вентиляцией, то в жаркую погоду удаляемый прохладный воздух за счет рекуператора может охлаждать подаваемый с улицы теплый воздух, создавая в помещении необходимую комфортную температуру.

Вентиляция помещений с пластиковыми окнами

Оконная приточная вентиляция в домах старой постройки традиционно играет важную роль в вентилировании помещений, обеспечивая поступление свежего воздуха через неплотности деревянных оконных рам и открытые форточки.

Однако жители городских квартир и загородных домов все чаще устанавливают в своих жилищах металлопластиковые окна со стеклопакетами, отличающиеся высокой тепло- и звуконепроницаемостью, практичностью в использовании и эстетичным внешним дизайном.

Установка таких окон, особенно в зданиях с воздухонепроницаемыми стенами, не имеющими дополнительных приточных устройств, часто вызывает нарушение естественного притока свежего наружного воздуха. Это приводит к повышению влажности воздуха, образованию конденсата на внутренней поверхности стекол, вызывает чувство духоты и недостатка кислорода у находящихся в таком помещении людей. Для предотвращения таких неприятных явлений необходима приточная вентиляция пластиковых окон.

Встроенная приточная вентиляция на пластиковых окнах обеспечивается установкой на оконные рамы специальных приточных клапанов, которые способны регулировать необходимый температурно-влажный режим внутри помещения и препятствовать образованию конденсата на стеклах. Регулировка клапана может производиться в ручном режиме или автоматически, с использованием встроенного гигроскопического датчика, измеряющего влажность поступающего наружного воздуха.

приточные клапаны

Что такое автоматика для вентиляционных систем

Сегодня автоматические системы управления вентиляцией представлены большим комплексом всевозможных технических приборов. Все они, начиная от термостатов, и заканчивая сложными компьютеризированными модулями, предназначаются для облегчения управления и контроля над работой принудительных вентиляционных систем. Разнообразие оборудования даёт возможность решения задач по обеспечению автоматизации на любом объекте, вне зависимости от его характеристик и назначения.

Исходя из эксплуатационно-технических требований, возможен различный подход к изготовлению пультов автоматизированного управления вентиляцией:

• На одних объектах можно обойтись стандартными модулями, выпускаемыми в виде шкафов с установленными в них приборами управления.
• В других случаях монтажникам приходится вручную собирать комплексы, адаптированные под сложные приточно-вытяжные вентиляции с учетом конкретных задач.

Разница в подходах обусловлена необходимостью обеспечить эффективное функционирование вентиляции и созданием комфортных условий для жильцов или работников во внутренних помещениях здания, вне зависимости от времени года и внешних погодных условий.

Управление работой вентиляционных механизмов происходит с помощью комплекса датчиков, установленных внутри помещений. Одни из них действуют по принципу термостата — с повышением температуры внутри здания автоматически включаются вентиляторы, чем обеспечивается приток свежего воздуха.

Современные автоматизированные системы оснащаются элементами искусственного интеллекта и более сложными контрольно-измерительными приборами.

Конструктивно подобные модули состоят из трех групп узлов:

• Датчики — приборы, передающие информацию об окружающей среде — термостаты, измерители влажности воздуха, газоанализаторы. Собранные данные они передают в анализирующий центр.
• Центр управления собирает и обрабатывает информацию, поступающую от контрольных датчиков, и на основании полученного анализа выдает команды механизмам управления на изменения режима работы.
• Исполнительные механизмы — узлы, осуществляющие механические действия. К этой группе относятся: преобразователь частоты вращения вентилятора, сервоприводы для регулировки положения задвижек и т.д.

Центры управления анализируют соотношение в воздухе кислорода и углекислого газа, процент влажности, при необходимости выдавая команду проветрить помещение. При обнаружении возгорания высокоинтеллектуальная электроника самостоятельно блокирует приток свежего воздуха, препятствуя распространению пожара.

В обычном режиме автоматика обеспечивает слаженное функционирование всех узлов и механизмов вентиляционных систем без привлечения оператора.

Компьютеризированные модули передают информацию о режиме работы, о показаниях датчиков на единый пульт управления. Это позволяет оператору, при необходимости, корректировать работу автоматики, и менять настройки в удаленном режиме.

В зависимости от конкретной ситуации, используется один из 3-х режимов управления приборами:

• Ручной. Управление вентиляцией осуществляет оператор, находящийся непосредственно в щитовой комнате, либо за удалённым пультом управления.
• Автономный. Аппаратура работает в соответствии с установленными настройками, вне зависимости от прочих инженерных систем, установленных в здании.
• Автоматический. Приборы управления интегрированы в общее управление всеми инженерными комплексами здания. Работа вентиляции синхронизирована с прочими приборами и датчиками, расположенными в доме — например, с пожарной сигнализацией, иными аварийными датчиками.

Таким образом, автоматизированный комплекс исполняет роль управляющего контрольного центра. Он запускает вентиляцию в работу, останавливает её, обрабатывает показания датчиков и устанавливает нужный режим в зависимости от температуры, влажности и прочих параметров.

4 Модели щитов

Прежде чем выбрать подходящий шкаф, следует посчитать количество элементов, которые входят в вентиляционную систему. Существует множество скомплектованных щитов, готовых к работе. Остается их приобрести и подключить к системе. Некоторые готовые модели:

1. 1. ЩУВ 1—15. Универсальный прибор, регулирующий и обеспечивающий защиту электродвигателя вентилятора. Есть возможность установить регулятор частоты. Применяется с любым типом асинхронного двигателя на 220 или 380 В. Управление можно осуществлять с дистанционного пульта. Щит особенно удобен для применения в вентиляции для дымоудаления.
2. 2. ЩУВ 5—30. Прибор обладает плавным пуском двигателя и защитой от токовых перегрузок. Используется для управления вентиляторами на 380 В без термоконтактов. Щит обладает защитой IP-66, что делает его обслуживание безопасным.
3. 3. ЩУВ 6—5. Щит предназначен для плавной регулировки канального вентилятора на 220 В. Устройство состоит из автоматического выключателя и симисторного регулятора скорости вращения. Допускается использование дистанционного управления.

Общие сведения

САУ вентиляцией предназначена для контроля и управления приточными и приточно-вытяжными вентиляционными системами зданий с различным набором оборудования, в состав которого могут входить: рекуператор, охладитель, калорифер, регулирующие клапаны и насосы в контуре охладителя и калорифера, воздушные заслонки, фильтры.

Задачи, решаемые при внедрении САУ:

• автоматическое поддержание заданной температуры и кратности воздухообмена в обслуживаемом помещении;
• обеспечение пожарной безопасности — управление огнезадерживающими клапанами;
• своевременная диагностика отказов вентиляционного оборудования.

• поддержание температуры воздуха в обслуживаемых помещениях в заданных программой контроллера пределах;
• непрерывная автоматическая защита водяного теплообменника от замерзания по температуре воды и по температуре приточного воздуха, контроль загрязнения воздушного фильтра в приточной системе;
• работа систем вентиляции в режимах «Дневной»/«Ночной» и «Зимний»/«Летний»;
• контроль состояния управляемого оборудования.

САУ вентиляции обменивается информацией с диспетчерским пультом, обеспечивая следующие возможности:

• передача на диспетчерский пульт технологических параметров, сообщений о внештатных ситуациях и данных о работе исполнительных механизмов;
• дистанционное управление для отдельных механизмов в случае необходимости, при этом сохраняется автоматическое управление для системы в целом, а некорректные действия оператора блокируются;
• получение с диспетчерского пульта команд на внеплановое включение и отключение, а также задания на температуру в обслуживаемых помещениях.

Кроме основного режима управления с диспетчерского пульта, предусмотрено управление системами вентиляции по месту с кнопочных постов управления (КПУ), расположенных в обслуживаемых помещениях.

Аппаратно-программная платформа САУ обеспечивает высокую гибкость конфигурирования и программирования. В результате обеспечиваются следующие характеристики САУ, отличающие ее от аналогичных продуктов:

• возможность подключения малых вентиляционных систем к контроллерам больших вентиляционных систем без установки дополнительных шкафов управления;
• возможность подключения исполнительных механизмов других инженерных систем (огнезащитных клапанов, вентиляторов дымоудаления, насосов КНС и др.) к контроллерам вентиляционных установок;
• возможность реализации доработок контроллера и программ управления в короткие сроки и с незначительными затратами в случае появления изменений в исходном проекте автоматизации инженерных систем;
• гибкость алгоритмов управления, что позволяет легко их модифицировать в ходе проектирования инженерных систем в случае появления соответствующих требований заказчика;
• возможность передачи информации на верхний уровень по любым стандартным протоколам, затребованным поставщиком системы диспетчеризации.

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.

Виды приточно-вытяжных систем

Наиболее эффективными из вентиляционных систем, являются приточно-вытяжные, включающие в схему рекуператоры. Эти устройства представляют собой теплообменники, использующие энергию отводимого воздуха. При этом входной поток и отвод не вступают в непосредственный контакт. Рекуператор может быть роторным, пластинчатым или содержащим промежуточный теплоноситель. Роторный отличается высокой эффективностью, однако считается наиболее дорогим. Его использование неэкономично, когда наружная температура воздуха в холодный период не опускается ниже 15 градусов мороза. В то же время, приточно-вытяжные установки с роторными рекуператорами, применяемые в северных широтах, обеспечивают экономию энергозатрат на обогрев помещений вдвое. Пластинчатый вариант устройства более доступен и относится к бюджетному сегменту.

Установка с рекуператором

В холодное время года, входящий воздушный поток нагревается в помещении и при выходе отдает тепло вновь поступающему потоку. Отсутствие смешивания гарантирует постоянный приток свежего, чистого воздуха и удаление отработанного. Летом, в жару, устройство работает в обратном порядке. Теплый поток, попадая в помещение, охлаждается, и при выходе, отбирает тепло у вновь поступающего.

Общеобменная вентиляция циркуляционного типа представляет более дешевый тип. Воздух, поступающий снаружи получает тепло, непосредственно контактируя с отработанным.

При этом чистота воздуха в помещении уже не может быть такой, как в вышеописанном варианте. Циркуляционные системы не могут устанавливаться в зданиях, где в атмосфере возможно наличие угарных и горючих газов, токсичных веществ и прочих, опасных для жизни и здоровья компонентов.

Еще одним недостатком принудительной, циркуляционной вентиляции, является ее не эффективность с падением наружной температуры ниже нуля.

Самыми дорогими вариантами приточно-вытяжных установок с принудительной вентиляцией являются системы, оборудованные кондиционерами. Устройства позволяют регулировать температурный режим в помещении в широких пределах и обеспечивают комфортные условия круглый год. Система оснащена тепловым насосом и фильтрационным контуром, необходимым для очистки воздуха.

Каждая из принудительных вентиляций обеспечена системой управления. Наиболее дорогие варианты снабжаются датчиками и «умной» электроникой, способной регулировать режимы самостоятельно, согласно заранее заданной программе.

Для вентиляции зданий, особенно многоэтажных может использоваться не только механическая циркуляция воздуха. Перепад давлений внутри и с наружи помещения способен создать необходимый для проветривания поток. Устройство приточно-вытяжной вентиляции с естественной циркуляцией основывается именно на этом принципе. При этом учитываются следующие нюансы:

1. Для размещения воздухозаборника обычно выбирается сторона здания, которая чаще всего обдувается ветрами.
2. Отвод делается с противоположной стороны
3. Сам воздухозаборник оснащается дефлектором, усиливающим входящий поток.

Такая система отличается простотой конструкции и невысокой стоимостью. Однако простота исключает возможность экономии тепла и многих преимуществ, обеспечивающихся установками с принудительным типом вентиляции: ионизации, очистки, регулировки влажности.

4 Основные возможности и существующие преимущества

Все функции, которые взяла на себя автоматика, исключают человеческие ошибки. То есть не будет ошибок связанных с невнимательностью, халатностью или замедленной человеческой реакцией.

Автоматика в состоянии отслеживать одновременно большое количество параметров и мгновенно реагировать на них.

Проанализируем основные возможности таких систем.

1. 1. Корректировка работы вентилятора.
2. 2. Защита от замерзания воды в приборе.
3. 3. Мониторинг критериев воздуха в комнате, с последующим созданием нужного микроклимата в процессе управления.
4. 4. Контроль за загрязнением фильтра воздуха, с немедленным оповещением.
5. 5. Направление всей системы в режим «спячки» при возникшей необходимости.
6. 6. Защита всех энергоузлов от перепадов напряжения и другого негатива.
7. 7. Отслеживание режимов состояния системы с их регулированием по мере надобности.

Главное достоинство автоматики – исключение людских ошибок при управлении. Работает она круглосуточно, и требует только профилактического обслуживания.

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.

(голосов пока нет)

Загрузка...