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

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

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

• отопление;
• вентиляцию;
• кондиционирование.

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

Польза и способы автоматизации отопления и вентиляции

Преимущества автоматизированного обеспечения комфортной среды в помещениях достаточно очевидны:

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

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

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

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

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

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

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.

Автоматическое управление вентиляционными системами оптимизирует их работу. Особенное значение автоматика для вентиляции имеет при возведении больших зданий. Здесь вентиляционные конструкции расположены на больших площадях, и проконтролировать в ручном режиме работу всего оборудования проблематично. Важно правильно настроить автоматическую систему. Это будет гарантией её качественной работы и облегчит управление приборами.

• Показать всё

  Основные задачи автоматики

  Конструкция современных систем вентиляции устроена достаточно сложно. Она состоит из множества приборов, каждый из которых имеет своё назначение в обеспечении функционирования системы. Чтобы работа приборов была качественной, её нужно контролировать, добиваясь согласования действий всех агрегатов. Для этого и создана автоматика . Она значительно облегчает работу с системой и обеспечивает слаженную работу приборов без непосредственного участия человека.

  Контроль над работой механизмов осуществляется установленными на них специальными датчиками. Это позволяет оператору управлять системой удалённо с единого центра, не контактируя с каждым прибором непосредственно.

  Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования

  Комплекс датчиков собирает информацию с вентиляционных механизмов и передаёт её на монитор центра управления. Здесь она анализируется специалистом, после чего в случае серьёзных неполадок производится коррекция рабочего процесса.

  Если необходимо, система самостоятельно может осуществлять подключение дополнительных агрегатов и контрольных приборов для оптимизации рабочего режима. Это может понадобиться при изменениях погоды, что может привести к повышенной нагрузке на механизмы, из-за чего последние могут выйти из строя.

  При аварийной ситуации автоматика сама отключит приборы от электропитания.

  Автоматика системы вентиляции оптимизирует работу комплекса, уменьшает количество обслуживающего персонала до 1-2 человек. Благодаря этому снижаются расходы на оплату труда дополнительных работников.

  

  Режим работы

  Центром управления приточной вентиляции является щитовая. Щит обеспечивает три режима её функциональности:

  • ручной;
  • автоматический автономный;
  • автоматический.

  Первый вариант подразумевает ручной контроль над системой. Осуществляется он оператором, дежурящим в щитовой.

  Во втором случае запуск и остановка вентиляции, а также передача функциональных данных осуществляется независимо от показаний, собранных от смежных инженерных систем. Сведения о работе получает диспетчер.

  В полностью автоматическом режимевентиляция включена в общее автоматизированное управление, которое синхронизирует все функции, отвечающие за жизнеобеспечение здания, его системную автоматизацию диспетчеризацию.

  

  Узлы системы

  Устанавливать подобные системы непросто, поэтому настройкой центра автоматики должны заниматься только опытные специалисты. Автоматическая вентиляция разделяется на узлы управления:

  • сенсорными датчиками;
  • регуляторами;
  • исполнительной механикой.

  

  Сенсорные датчики

  Первая группа приборов занимается сбором информации об окружающей среде - температуре, давлении, уровне влажности и т. п. , а также о состоянии вентиляционных агрегатов. Собранные датчиками данные поступают в центр управления для анализа.

  Информация собирается прессостатами, термостатами и гигростатами. Эти элементы контроля устанавливаются в узловых точках системы и при достижении заданных программой рабочих параметров приборов или окружающей среды соединяют или разъединяют контакты, запуская или останавливая механизмы. Таким образом, поддерживается оптимальный режим температуры и влажности воздуха внутри канала или помещения.

  Параметры контролируются датчиками, фиксирующими влажность, температуру, давление и уровень углекислого газа.

  Регуляторы оборотов и частотные преобразователи

  Вторая группа приборов обрабатывает полученные сведения. Сравнивая показания сенсоров между собой и с заложенными в программе управления нормами, они корректируют работу системы отключением или подключением соответствующих функций, что обеспечивают исполнительные механизмы.

  Корректировка рабочих функций происходит с помощью регуляторов оборотов и частотных преобразователей. Регуляторы оборотов устанавливаются для обслуживания вентиляторов и могут контролировать как один, так и целую их группу. При установке этого узла контроля нужно помнить, что сила тока, проходящая через корректирующий агрегат, не должна в сумме быть больше допустимой для него. Поэтому, выбирая регулятор, нужно обязательно учитывать, на какую максимальную силу тока он спроектирован.

  
  

  С помощью частотных преобразователей проводятся безопасные запуски двигателей, мощность которых при этом не ограничена. Но самая важная функция преобразователей - регулировка скорости вращения двигателя с помощью изменяющихся частот напряжения питания. Это обеспечивает плавную регулировку скоростного режима, не влияя на механические характеристики. Процесс такой регулировки вызывает минимальную потерю мощности.

  Такие преимущества частотных преобразователей, несмотря на их высокую стоимость, делают их всё более популярными.

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

Вентиляция бывает приточной и вытяжной.

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

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

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

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

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

Кроме обеспечения комфортных условий в помещениях, автоматизации вентиляционных систем:

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

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

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

Автоматика систем вентиляции состоит из следующих элементов:

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

Датчики и преобразователи

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

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

Оптимальные места установки датчиков указываются в прилагаемых к ним инструкциях.

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

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

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

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

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

Исполнительные устройства

Исполнительные устройства следует рассматривать в привязке к управлению приводом.

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

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

Регуляторы

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

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

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

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

Управление регуляторами в системах автоматизации вентиляции осуществляется из щитов управления.

Щиты автоматизации

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

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

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

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

Проектирование системы автоматизации вентиляции и кондиционирования

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

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

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

Режимы работы системы. Работа в системе автоматизации и диспетчеризации здания

Щит автоматизации системы вентиляции должен обеспечивать работу в следующих режимах:

Ручном . В этом случае управление системой осуществляется вручную.

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

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

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

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

Управление вентиляцией при пожаре

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

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

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