Автоматизация общеобменной вентиляции


Это действо назревало у меня давно.
Гараж расположен во дворе, стены соседних домов значительно выше вентиляционной трубы, поэтому приточная вентилляция не фунционирует как надо. Яма в гараже после зимы тоже имеет лужицы.
Во время ремонта гаража были заложены трубы вентиляции — приток воздуха в яму, напрямую с улицы и вытяжка из ямы в гараж (в последствии планирую продлить на улицу). В яме установлены 2 вентилятора 100мм. 1 — на забор воздуха с улицы, второй — на выдо в гараж, 3-тий вентилятор установлен в гараже — на вытяжку из гаража.
И тут логически появился вопрос — как все это дело будет работать. Идею подключить вентиляцию к свету отбросил сразу — свет включаеться в гараже дважды в сутки, минут на 5, чего явно не достаточно для вентиляции.
На помощь пришла программируемая китайска розетка с таймером, в котором можно выбирать время включения-выключения устройства. Использовав ее пол года я убедился в правильности своего решения, осталось дело за малым — подключить все это красиво и убрать лишние провода. + давно назревала установка датчика движения с включением света в гараже
На просторах Ebay был найден он — недельный таймер на DIN рейку


Автоматизация общеобменной вентиляции

В углу гаража, под крышей взял из коробки ввод 220 вольт, разметил стену для будущего щитка, прикрепил короба

Автоматизация общеобменной вентиляции

Автоматизация общеобменной вентиляции
День ушел на то чтобы не спеша подсоединять все устройства и смотать все это дело в щитке

Автоматизация общеобменной вентиляции

По фунционалу всего, что там натыкано, справа на лево
1 — Вводной автомат
2 — автомат устройства (в моем случае вентилятора) подключенного к реле так как само реле не имеет защиты от замыкания
3 — Сам таймер
4 — Выключатель вентиляции ямы (включен по умолчанию)
5 — Выключатель вентиляции гаража (включен по умолчанию)
6 — Включатель датчик движения который зажигает свет
7 — Для включения света принудительно, без датчика


Автоматизация общеобменной вентиляции
Для програмации датчика поднимаем крышку и под ней кроються кнопки програмации. Есть режимы ON, OFF, AUTO (как в таймере-розетке) — для принудительного включения, выключения устройств, а так же работа по таймеру. Отличия от таймера-розетки (той которую использовал я) — Возможность запрограмировать 17 временных интервалов на 24 часа (В тамере-розетке 7). Возможность для каждого интервала указать определенный день недели, либо каждый день (отсутсвует в таймере-розетке).
Програмирование элементарное, за пару минут запрограмирует любой.

Датчик света — так как тема освещения и потолка еще будет переделываться, решил пока сделать так — в середину светильника с лампами дневного света интегрировать светодиодный светильник

Автоматизация общеобменной вентиляции
Который собственно говоря и зажигаеться от датчика света (либо в ручную от выключателя №7.

Автоматизация общеобменной вентиляции

Автоматизация общеобменной вентиляции

Основные принципы автоматизации системы управления вентиляцией


Автоматическое управление вентиляцией, создание удобной, экономичной и надежной системы управления и мониторинга вентиляции. Проект с успехом может применяться в таких зданиях как: офисные, торговые, развлекательные центры, здания производственно-технического назначения.

Функциональные возможности управления вентиляцией

Система управления вентиляцией обеспечивает:

  • Непрерывный мониторинг состояния системы вентиляции
  • Контроль и управление системой вентиляции
  • Непрерывное отображение данных
  • Оповещение об авариях, нештатных ситуациях

Эффект от внедрения системы автоматизации работы вентиляции здания

Автоматическая система управления вентиляцией дает возможность:

  • снизить затраты на сервисное обслуживание системы в целом (зависит от типа применяемого оборудования)
  • защитить оборудование от выхода на критические режимы
  • снизить продолжительность вынужденных простоев инженерных систем
  • более экономно использовать ресурсы и планировать связанные с ним затраты
  • мгновенно осведомлять службы эксплуатации о любых отклонениях
  • получать прозрачную отчетность по работе вентиляционных систем и, в конечном итоге, повысить комфорт в здании

Использование контроллера ПЛК73

Контроллер ПЛК73 рекомендуется к использованию:

  • В системах HVAC
  • В сфере ЖКХ (ИТП, ЦТП)
  • В АСУ водоканалов
  • Для управления малыми станками и механизмами
  • Для управления пищеперерабатывающими и упаковочными аппаратами
  • Для управления климатическим оборудованием
  • Для автоматизации торгового оборудования

Области применения контроллера ОВЕН ПЛК73

Области применения контроллера ОВЕН ПЛК73

Оптимально для построения локальных систем управления и «законченных» масштабируемых решений — приборы для вентиляции, отопления, торговые установки, котлы.

ОВЕН ПЛК63, ПЛК73

Программируемый логический контроллеры ОВЕН ПЛК63 выполнен в полном соответствии со стандартом ГОСТ Р 51840-2001 (IEC 61131-2), что обеспечивает высокую аппаратную надежность.

По электромагнитной совместимости контроллеры соответствуют классу А по ГОСТ Р 51522-99 (МЭК 61326-1-97) и ГОСТ Р 51841-2001, что подтверждено неоднократными испытаниями изделия.

Технические характеристики контроллера ПЛК73

Вычислительные ресурсы

В контроллере ПЛК 73 заложены достаточно мощные вычислительные ресурсы для реализации простых систем автоматизации:


  • высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM7, с частотой 50МГц компании Atmel;
  • объем оперативной памяти для хранения переменных программ – 10Кбайт;
  • объем памяти хранения программ – 280Кбайт;
  • объем EEPROM для хранения Retain переменных – 448байт;
  • время цикла по умолчанию составляет 1мс при 50 логических операциях, при отсутствии сетевого обмена.

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.

Система приточно-вытяжной вентиляции


Обратите внимание!

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:


  • Осуществляет контроль и управление работой агрегатов вентиляции, это до минимума сокращает необходимость вмешательства пользователя;
  • Обеспечивает поиск и индикацию неисправностей оборудования;
  • Измеряет параметры электрической цепи оборудования, режимов его работы, и в случае их отклонения защищает его от возможных коротких замыканий, перегрузок, перегревов и замерзания. В качестве примера приведено фото разорванного калача калорифера вентиляционной системы, автоматика не обеспечила циркуляцию теплоносителя в ночной период времени;Разрыв калачей калорифера из-за обморожения
  • Осуществляет контроль состояние воздушных фильтров, информирует службу эксплуатации о предстоящем техобслуживании;
  • Управляет температурой воздуха, влажностью, уровнем загазованности в отдельных помещениях объекта и в целом;
  • Обеспечивает работы по расписанию: недельный, суточный или циклический режим работы таймером без вмешательства человека;
  • Позволяет управлять основными возможностями системы вентиляции с единого пульта или удаленно.

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.

Регулирование параметров по уставке

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.

Датчики (преобразователи) температуры. Системы автоматизации вентиляции

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.

Преобразователь давления. Системы автоматизации вентиляции

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).

Датчик расхода жидкости. Системы автоматизации вентиляции

Исполнительные устройства

Исполнительные устройства следует рассматривать в привязке к управлению приводом.

Исполнительные устройства. Системы автоматизации вентиляции

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.

Экономический эффект от применения преобразователей частоты в системах автоматизации вентиляции

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.

Фотография щита автоматизации вентиляционной системы

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:

  • Автоматическое управление производительностью установок систем вентиляции;
  • Сблокированную работу двигателей приточно-вытяжных вентиляторов и заслонок на воздухозаборе;
    Сблокированная работа заслонки и вентилятора
  • Автоматическую регулировку температуры подающего воздуха;
  • Автоматическое отключение систем при аварийных ситуациях;
  • Защиту калориферов от замораживания;
  • Разные режимы пуска в зависимости от сезона;
  • Контроль параметров внешней и внутренней среды, и параметров техпроцесса- температур, перепадов давления, влажности и т.п.

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

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

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 системы вентиляции по сигналу противопожарной системы

  • 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.

Для изготовления самой системы вентиляции, помимо труб, нам понадобится

  1.  Вентилятор в изолированном корпусе IRB 125 В1 EС 1шт (с управлением скоростью вращения 0-10В).
  2.  Воздушный клапан КВК 125 Р 3 шт (для первичной регулировки расхода воздуха).
  3.  Воздушный клапан КВК 125 М 3 шт (для установки электроприводов).
  4.  Воздушный клапан КВК 160 М 1 шт (главный клапан на входе для закрывания заслонки при не рабочей системе).
  5.  Канальный датчик температуры TG-K 330 1 шт (один из элементов безопасности и контроля за температурой).
  6.  Канальный нагреватель PBEC 160/2.2 1 шт.
  7.  Фильтр (корпус с материалом F5) ФЛФ 160 М1 1 шт.
  8.  Регулятор температуры Pulser-М 1 шт (тут я ошибся с моделью регулятора, так  как можно было взять управляемый 0-10В и использовать более сложные алгоритмы управления).
  9.  Шумоглушитель 125/900 3 шт.
  10.  Контактор DILEM-10 1 шт (для управления силовой нагрузкой).
  11.  DA02N220 электропривод без пружинного возврата (на вход системы, закрывать клапан).
  12.  DA02N220PI электропривод без пружинного возврата 3 шт (для раздельного регулирования).
  13.  Реле WirenBoard WBMR3L.

Использованные источники

  1. drive2.ru/b/1024454/
  2. dis-rostov.ru/sistema-upravleniya-ventilyatsiey-tc
  3. rina.pro/napravleniya-deyatelnosti/sistemy-avtomatizacii/general-ventilation
  4. sprut.ai/client/article/1841

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.