Автор: Бегенев Д.С., Куликов Е.И.
Источник: Всеукраинская студенческая научно-техническая конференция «Электротехнические и электромеханические системы», г. Днепродзержинськ, 21-25 марта, 2012 г.
Введение. Кондиционирование воздуха – это процесс создания и автоматического поддержания микроклимата в обслуживаемых помещениях и/или отдельных их частях. В качестве регулируемых параметров выступают температура воздуха, давление, влажность, чистота, газовый состав, а также скорость движения воздуха. Процесс кондиционирования осуществляется в системах кондиционирования и вентиляции (СКВ), которые включают в себя установку кондиционирования и вентиляции (УВК), средства транспортировки и распределения воздуха, устройства приготовления и транспортировки теплоносителей, холодоносителей и электроэнергии, необходимых для работы СКВ, средства борьбы с шумом и вибрациями, а также средства автоматизации и управления УВК. СКВ создают в помещениях необходимые метеорологические условия, которые наиболее благоприятны для труда и отдыха человека и/или обеспечения выпуска продукции с необходимыми потребительскими свойствами.
Цель работы. Анализ средств автоматизации для установок вентиляции и кондиционирования, а также возможностей энергосбережения.
Материалы и результаты исследований. Существуют схемы систем вентиляции и кондиционирования, позволяющие снизить энергопотребление установки. Каждая схема выбирается в соответствии с требованиями нормативных документов и задачами, которые выдвигают заказчики. Для систем вентиляции и кондиционирования в целях снижения энергопотребления могут использоваться различные способы утилизации теплоты вентиляционных выбросов. В ходе исследования было установлено, что применение схем с утилизатором роторного типа обладает большей потенциальной эффективностью утилизации теплоты. В теплоутилизаторах роторного типа, которые относятся к регенеративным теплообменникам, теплообмен происходит за счет обдува вращающегося теплообменника встречными потоками приточного и вытяжного воздуха. Эффективность регенерации зависит от скорости вращения – чем быстрее вращается ротор регенератора, тем больше эффективность регенерации.
Рисунок 1 – Функциональная схема центрального кондиционера с роторным регенератором с указанием типов используемых сигналов
Для управления различными элементами системы используются различные типы сигналов. Применимо к данной системе, используются сигналы: UI (Universal Input), который может использоваться как DI (Digital Input), также используются AO (Analog Output) и DO (Digital Output). В такой системе используется 6 UI сигна-ла, 6 DI сигнала, 4 AO сигналов и 4 DO.
Для реализации выбираем контроллеры фирмы Schneider Electric TAC Xenta. Выбираются основной модуль и модули расширения. В качестве основного будет выступать контроллер TAC Xenta 401. Модулями расшире-ния выбираем TAC Xenta 451A, TAC Xenta 421A, TAC Xenta 491, TAC Xenta 411.
На контроллерах может быть реализована диаграмма работы, которая представлена на рис. 2.
Рисунок 2 – Диаграмма работы центрального кондиционера с роторным регенератором
При включении установки подается команда на открытие вытяжной заслонки. После открытия вытяжной заслонки подается команда на открытие клапана калорифера, а также команда на включение вытяжного вентилятора. Это необходимо для предварительного прогрева ротора удаляемым из помещения воздухом, который в холодное время года теплее наружного. После включения вытяжного вентилятора подаётся команда на включение привода регенератора. По мере прогрева ротора, подается команда на открытие приточных заслонок. После полного открытия приточной заслонки регенератор начинает работать с максимальной скоростью для обеспечения максимального КПД, а после окончательного его прогрева подается команда на включение приточного вентилятора. Также требуется предусмотреть возможность ручного запуска оборудования, которое необходимо для наладки и при ведении профилактических работ.
Также стоит задача в управлении скоростью вентиляторов, степени открытия трехходовых клапанов, включения и отключения циркуляционного насоса теплоносителя. Из специальных задач требуется обеспечить защиту водяных калориферов от замораживания, двигателей вентиляторов от перегрева и возгорания, защиту вентиляторов при повышении перепада давления на фильтрах (засорение фильтров), а также защиту теплообменника утилизатора от замораживания.
Вывод. Для управления СКВ может использоваться оборудование Schneider Electric и их линейка свободно программируемых контроллеров TAC Xenta. Эти контроллеры адаптированы для решения подобных задач, позволяют организовать управление исполнительными органами СКВ, реализовать алгоритмы защиты, а также создать разветвленную систему автоматизации здания. Для управления установками приготовления носителей тепла и холода могут применяться специальные зональные контроллеры, которые также подлежат исследованию. С применением утилизации теплоты вентиляционных выбросов можно добиться лучших показателей в плане энергоэффективности.
1. Бондарь Е.С. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Бондарь Е.С., Гордиенко А.С., Михайлов В.А, Нимич Г.В. – К.: ТОВ «Видавничий будинок «Аванпост-Прим», 2005 – 560с. – С. 30-33.
2. Данилов О.Л., Костюченко П.А. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов: в 7 разделах. – ЗАО Технопромстрой, 2006 – 668с. – С.270-279, 319-320, 470-479.
3. Каталог Schneider Electric «Интеллектуальное здание TAC», 2008 – 174с. – С. 45-51.