Автоматизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Автоматика для вентиляции- назначение системы управления Автоматизированная система вентиляции

Ни одна система формирования и поддержания микроклимата на оптимальном уровне не сможет выполнять свои основные задачи точно и корректно, если не будет оснащена системой автоматики.

Состав оборудования систем автоматики

Основными считывающими, контролирующими и управляющими элементами систем автоматики являются:

Датчики: температуры воздуха, влажности, воды, перепада давления на воздушном фильтре — все они предназначены для контроля и реального фиксирования параметров работы установки. В соответствии с показаниями датчиков моделируется тот или иной режим работы установок.
Приводы исполнительных механизмов: воздушных клапанов, противопожарных клапанов или дымоудаления, регулирующих водяных клапанов и т. д. В зависимости от команды, выдаваемой управляющими элементами, приводы могу открывать или закрывать клапана, либо пропорционально изменять сечение на проход воздуха или воды.
Преобразователи частоты вентиляторов, насосов или роторных рекуператоров, а также регуляторы скорости — переназначены для изменения частоты вращения управляемого оборудования в зависимости от сигнала, поступающего с щита управления.
Термостаты, реле протока и прочие компоненты автоматизации, работа которых дублирует основные сигналы систем управления.
Контроллеры, регуляторы напряжения, температуры в составе щитов управления — «мозг» систем автоматизации. Их количество, вид и функциональность целиком и полностью зависит от логики управления, от типа управляемых систем и количества синхронно работающих.

Разновидности систем автоматизации

Неоспоримым фактом является прямая зависимость типа системы автоматики от применяемого оборудования систем вентиляции и требования к функциональности управления системами и поддержанию параметров воздуха.

Систем автоматизации можно выделить несколько типов:

Автоматика приточных систем с водяным или электрическим нагревом.
Комплексная автоматика приточных систем с нагревом воздуха и им соответствующих вытяжных систем.
Автоматика приточно-вытяжных установок с рекуперацией воздуха.
Комплексная автоматика и управление всеми климатическими системами: системой отопления, вентиляции, кондиционирования и т. .д.

Автоматика приточных систем с водяным или электрическим нагревом

Такой тип автоматизации является одним из простейших, позволяющий контролировать минимальное количество параметров и работу оборудования отдельных приточных систем. При данном типе автоматизации согласованного управления совместно с вытяжными системами не происходит.

Основными функциями таких систем является:

Поддержание температуры приточного воздуха;
Поддержание температуры обратного теплоносителя;
Защита калорифера от обмерзания;
Контроль засорения воздушного фильтра;
Регулирование скорости вращения вентилятора.

Щиты автоматики для таких систем, как правило, поставляются комплектно с установками, так как не требуют доскональной разработки программного продукта управления и логикой системы. С экономической точки зрения штатные комплектные шкафы автоматики можно применять когда приточных систем вентиляции в здании небольшое количество и они значительно удалены друг от друга.

Комплексная автоматика приточных и вытяжных систем

Данный тип автоматизации является одним из самых распространенных, так как позволяется выполнять следующий набор функций:

Поддержание температуры приточного воздуха в зависимости от температуры уставки контроллера, а также с корректировками в зависимости от температуры вытяжного воздуха или температуры базового помещения. То есть в случае, когда происходит рост температуры в помещении (или вытяжного воздуха общеобменных систем) автоматика выдает сигнал на исполнительные механизмы, что температуру приточного воздуха можно понизить до заданного диапазона. Градиент понижения температуры приточного воздуха не должен быть ниже температуры точки росы.
Управление качеством воздуха в зависимости от наполненности помещения посетителями (например, в торговых центрах и ли кинозалах). С увеличением содержания СО2 в вытяжном воздухе контроллер системы автоматики выдает сигнал на увеличение расходов воздуха для разбавления вредностей. При достижении нормируемых показателей системы могут выходить на минимальный расход, тем самым обеспечивается значительная экономия энергоресурсов.
Управление работой вентиляторов приточных систем согласованно с работой вытяжных из общего объема помещений. Эта функция как нельзя просто позволяет осуществлять главные правила сбалансированных систем вентиляции. То есть когда требуется снижение расхода приточного воздуха, система автоматики пропорционально снижает расход вытяжного воздуха. При этом системы должны быть общеобменными, управлять местными вытяжными системами по такому принципу нельзя с технологической точки зрения.

Щиты управления комплексных систем автоматизации уже не являются готовым продуктом, а должны разрабатываться специализированными организациями совместно с проектными организациями. Контроллеры в таких системах применяются свободно программируемого исполнения, в которые в процессе программирования вшивается программа с определенной логикой работы систем вентиляции. Щитов управления может быть равным количеству сисетем, а могут и объединяться по зонам управления, если, например, несколько приточных систем находятся в одной венткамере. Это позволит значительно экономить на стоимости контроллеров, наращивая их определенными блоками расширения. Щиты управления при этом должны быть соединены совей внутренней сетью.

Автоматика приточно-вытяжных установок с рекуперацией воздуха

Системы общеобменной вентиляции с функцией рекуперации являются разновидностью систем вентиляции со сбалансированной работой приточных и вытяжных установок, с добавлением в системы автоматизации дополнительных управляющих, сигнализирующих и контролирующих элементов.

Схема рекуператора

Основными функциями таких систем автоматики является:

Поддержание температуры приточного воздуха в зависимости от уставки либо с корректировкой по базовому датчику воздуха в помещении.
Контроль температуры вытяжного воздуха до и после рекуператора с целью предотвратить его замораживание, или в случае применения роторного рекуператора увеличить или уменьшить его частоту вращения.
Контроль обмерзания каналов пластинчатого рекуператора в зависимости от датчика дифференциального давления. В случае, когда воздушные каналы зарастают инеем или «ледяной» шубой, должен открыться байпас рекуператора или включиться первая ступень нагрева калориферов.
Поддержание температуры обратного теплоносителя.
Защита калорифера от обмерзания.
Контроль засорения воздушного фильтра.
Управление качеством воздуха в зависимости от показаний датчика СО2.
Управление работой вентиляторов приточных систем согласованно с работой вытяжных из общего объема помещений.
Управление частотой вращения роторного рекуператора в зависимости от соотношения температур приточного и вытяжного воздуха для достижения максимальной эффективности и снижения затрат на нагрев приточного воздуха.

Комплексная автоматика и управление всеми климатическими системами

Этот тип автоматизации инженерными системами является одним из самых сложных с точки зрения реализации, но в то же время позволяет максимально эффективно использовать все внешние и внутренние энергоресурсы здания.

Суть данного способа заключается в контроле работ инженерных систем, контроля общих параметров воздуха с целью не допустить одновременной работы «конкурирующих» установок.

Часто возникает ситуация когда системы отопления, ИТП и кондиционирования здания могут работать одновременно каждые в своем режиме, согласно программе контроллера каждой системы в отдельности. В целом такая работа является верной, поддерживаются все параметры, но общей логики включения/отключения систем не предусмотрено. Такие ситуации могут возникнуть в переходный период времени года, когда температура помещения с остеклением, выходящим южный фасад, начинает расти, включается система кондиционирования здания, при этом подача тепла в здание не прекращается, так как показания уличной температуры воздуха не позволяют прекратить обогревать помещения. Возникает перерасход тепловой и электрической энергии до момента, пока эти системы вручную не будут отрегулированы или отключены.

Комплексные системы автоматизации обязательно должны проектироваться одновременно со всеми инженерными системами здания и учитывать нюансы систем, ориентацию здания по сторонам света, работу систем в переходный период, зональное управление с учетом температур помещений и т. д.

P/S. от директора компании ООО «Регион»:

Системы с автоматизированных управлением помогают провести оптимизацию работы вентиляционных систем. Особенно это важно в больших зданиях или на крупных предприятиях, где вентиляционная конструкция занимает довольно обширную территорию, и уследить за работой всех приборов бывает сложно. Оборудование применяется как на объектах, связанных с производством и промышленностью, так и в общественных зданиях — торговых центрах, местах отдыха, спортивных комплексах. Правильная настройка автоматики вентиляции гарантирует бесперебойную работу и удобное управление всей системой.

Назначение автоматических систем

Современные системы, предназначенные для осуществления вентилирования, являются довольно сложными, поскольку включают в себя множество разнообразных приборов со своими функциями и особенностями. Их качественная работа возможна только при осуществлении слаженных действий, которые нужно как-то контролировать. Разобраться в этом помогает схема автоматики вентиляции, которая предназначена для облегчения работы со всеми приборами, включенными в систему. Специальные датчики и механизмы помогают полноценно осуществлять контроль и отдавать различные команды без необходимости пересекать всю территорию предприятия, чтобы проделать какую-то операцию с прибором. Грамотно проведенная система способствует решению следующих вопросов:

Отслеживает показатели и контролирует состояние комплекса. На монитор выводятся все необходимые данные, которые видит оператор, и может по ним сделать вывод о текущем положении дел. Кроме того, если произойдут какие-то неполадки, система сразу же подаст тревожный сигнал, оповещающий о том, что нужно решить проблему. А следя за показателями, можно увидеть возможные предвестники проблемы, на основе изменившихся данных, и предотвратить серьезные поломки, сразу вмешавшись в работу конструкции.
Анализ данных каждого устройства может проводиться автоматически. Система сама собирает показатели, считывая их на протяжении определенного времени, а затем анализируя и сравнивая с нормой. В соответствии с полученными показаниями, автоматическое управление подает ту или иную команду или сигнал.
Переключение режимов. Автоматика может подключать либо выключать доп. установки, приборы и функции, это зависит от времени суток, степени нагрузки или погодных условий, обеспечивая создание оптимального режима работы.
В случае замыкания либо возникновения другой аварийной ситуации, система сама отключит оборудование от электросети, предотвращая более серьезные повреждения или даже возгорание приборов.

Наличие автоматического управления позволяет значительно оптимизировать работу всей техники, в итоге для обслуживания потребуются только 1-2 оператора, а не целый отдел персонала. Использование современных технологий позволяет снизить количество требуемых работников и, соответственно, сократить расходы, поэтому это подходящий вариант для коммерческих организаций.

Основные узлы системы

Проектирование подобных систем является сложным делом, требующим определенных знаний и навыков, поэтому шкаф автоматики вентиляции должен настраивать специалист, который в этом разбирается. Чтобы работать с приборами, нужно знать назначение каждого узла, особенности его работы и взаимодействия с другими элементами. Нужно иметь опыт работы с различными аппаратами и техникой от разных производителей. Именно поэтому выполнять всю работу должны профессионалы, которые имеют необходимые знания и опыт.

Современные щиты автоматики для систем вентиляции включают в себя довольно много различного оборудования. Все приборы, которые каким-либо образом задействованы в создании системы управления, можно разделить на три группы:

Сенсорные датчики. Эти устройства собирают всевозможную информацию о состоянии системы, считывая уровень влажности, температуры, давления и прочие важные показатели. Они подают электрический сигнал, который поступает дальше в систему.

Регуляторы и контроллеры. Эти приспособления отвечают за дальнейший анализ полученных данных. Они сравнивают информацию между собой, а также с установленными нормами, проводят логический анализ и на его основе подают какие-либо команды в систему, включая или отключая определенные функции.

Исполнительная механика. Эти детали обеспечивают выполнение полученных команд, заставляя приборы исполнять определенные функции и действия.

Возможности и преимущества системы

Что может делать автоматическая система контроля? Минимальный набор доступных функций включает следующие пункты:

Контроль за вращением вентиляторов и их частотой, а также регулировка этого процесса.

Отслеживание температуры воды и предотвращение замерзания.

Контроль состояния воздуха и управление системой на основании изучения параметров микроклимата.

Индикация состояния фильтров и сигнализирование о необходимости их очищения.

Перевод отдельных частей системы в неактивный режим.

Защита техники от коротких замыканий и других неполадок.

Развитие техники позволяет создавать сложные схемы и системы, поэтому многие современные конструкции уже планируются с учетом таких факторов и никак не могут обойтись без автоматического управления. Если на предприятии или в организации используется самое современное вентиляционное оборудование, то, скорее всего, оно предполагает и наличие автоматического управления, и схемы уже заранее рассчитаны на установку таких приборов.

Впрочем, использование техники действительно имеет значительные преимущества. Машина способна быстро анализировать огромное число информационных потоков и проводить сразу множество операций, на что человеческий мозг просто не рассчитан. Поэтому такая система работает гораздо эффективней, чем даже целый отдел из человеческого персонала. Кроме того, технике не нужны выходные, перерыв на сон и на обед, она в любое время остается на своем посту и следит за системой вентиляции. Использование автоматики позволяет исключить возможные ошибки из-за влияния человеческого фактора.

Среди направлений развития технического прогресса автоматизация выделяется особо. Она избавляет человека от выполнения рутинных, а зачастую и опасных процессов, существенно уменьшает трудоемкость операций на производстве или в быту и позволяет оптимизировать все сферы жизни.

Автоматизировать можно практически любые функции техники и области ‒ в том числе и вентиляцию. Это актуально, главным образом, для крупных комплексов ‒ промышленно-производственных, складских, торговых ‒ но сегодня все чаще применяется и при организации систем жизнеобеспечения в домах. Вентиляция ‒ это сложноорганизованная система, в которой используется множество видов чувствительного инженерного оборудования, и ее автоматизация представляет собой небанальную и ответственную задачу. Однако преимуществ у нее много, и их стоит использовать.

Правильно организованная автоматизация вентиляционных систем ‒ это комплекс высокой степени рациональности, избавляющий пользователей от ручного контролирования индикаторов в среде и их изменения. В бизнес-пространствах, местах большого скопления людей, спортивных, производственных комплексах актуальна полная автоматизация, включающая вентсистемы:

модульные;
пожарные.

Качественные составляющие и умелая организация автоматических систем позволят сохранять безопасность людей в здании, а также:

обеспечивать работу в соответствии с установленными алгоритмами;
добиваться соответствия показателей установленным значениям;
останавливать системы при аварийных ситуациях;
контролировать состояние и работоспособность всех элементов;
визуализировать параметры, осуществлять дистанционное управление вентиляцией и так далее.

Преимущества организации автоматизированных вентсистем

Считать, что автоматика ‒ лишняя и затратная опция, нельзя. Она позволяет существенно «разгрузить» человека на производстве и в быту, повысить качество жизни и работы, обеспечить уровень безопасности гораздо более высокий, чем при ручном управлении. Среди основных достоинств, которыми отличается автоматика вентиляционного оборудования, стоит упомянуть:

снижение затрат на электричество, энергоносители, эксплуатацию инженерии, персонал ‒ практика показывает, что при автоматизировании (включение/отключение групп оборудования, например) можно достичь 10-20-процентной экономии тепло- и хладопотребления;
эффективная организация воздухообмена в помещениях ‒ при помощи автоматики можно задавать нужные параметры очистки, температур, интенсивности потока, при этом обеспечивается простое и быстрое достижение благоприятности микроклимата;
надежная защита в аварийных ситуациях ‒ комплексная система, включающая устройства оповещения, пожаротушения, нейтрализации задымлений, позволит быстро отреагировать на ЧП;
полный контроль (в том числе дистанционный) и управляемость системы ‒ при помощи автоматизированных установок можно регулировать работу вентиляторов, отслеживать, насколько загрязнены фильтры, нет ли перегрева или переохлаждения элементов и так далее.

Автоматика позволит определить, не нарушились ли выставленные частоты вращения вентиляторов. Она поддерживает заданные параметры, условия климата и управляет всеми устройствами. То, насколько безопасна, надежна и долговечна система, зависит от качества ее сборки и составляющих.

Конструктивные особенности автоматизированных венткомплексов

Автоматика для вентиляционных систем регулируется существующими положениями ‒ это ТУ, СниПы и прочие. Она представляет собой совокупность элементов и алгоритмов, обеспечивающих функциональное соблюдение выставленных параметров.

На что обратить внимание при проектировании

Принципиальные схемы автоматизирования в инженерные модели закладываются еще на проектной стадии. Тогда же выбирают принцип работы и уровень «замены» человека электроникой.
Управление автоматикой организуется при помощи специальных шкафов, в которые заводят регуляторы и контрольные элементы. Они должны располагаться в удобном и доступном месте, чтобы обслуживание можно было проводить без помех.
Рекомендуется в любой автоматизированной схеме устанавливать контрольные приборы ‒ в приточно-вытяжных венткомплексах, кондиционирующей системе. Выбор модели зависит от назначения объекта и экономико-технической целесообразности.

Какое потребуется оборудование

К базовому комплекту оборудования, которое входит в автоматизированно-вентиляционные комплексы, обычно относят:

Датчики ‒ элементы, снимающие показания с подконтрольного объекта и предоставляющие пользователю и управляющей системе информацию о его состоянии. Они поддерживают обратную связь, обеспечивая сведениями об уровне давления и влажности, температурах, и подбираются в зависимости от нужной точности, требований и диапазона.
Регуляторы/контроллеры ‒ элементы, координирующие работу исполняющих устройств и управляющие ими на базе данных, предоставляемых датчиками.
Исполняющие устройства ‒ оборудование механического, электронного, гидравлического типов, которое выполняет непосредственные функции. Это электроприводы пожарно-воздушных клапанных деталей и теплообменников, реле, следящие за перепадами давления, насосы.

Характеристика составляющих автоматизированной установки

Все детали и механизмы, из которых состоит автоматика вентиляционных установок, имеют свои особенности и делятся на типы.

Так, например, датчики могут относиться к комнатным или наружным устройствам, они монтируются накладкой на трубопроводы, в каналах. Среди них выделяются:

температурные ‒ могут функционально выставлять лимиты, устанавливаться в комнатах или снаружи;
влажности ‒ внутренние и наружные, соединяются с приборами для измерения относительных параметров, устанавливаются в точках, где температура и скорость движения воздуха неизменны, далеко от отопительных конструкций и прямых лучей солнца;
давления ‒ релейного и аналогового типов, могут измерять абсолютные значения или разности (на две точки);
потока ‒ для выяснения, с какой скоростью движется газ/жидкость в трубах или воздуховодах.

Приборы контроля выносятся на автоматизационные щиты, где объединена совокупность элементов регулирования и исполнения. Их производят при помощи сложного оборудования, непременно с сертификацией, глобальные и известные бренды: Phoenix Contact, Siemens, Schneider Electric, Legrand, General Electric и множество прочих. При их создании важно, чтобы устройства обеспечивали безопасность, а также удобно и эргономично эксплуатировались.

Полную информацию об автоматизации вентиляционной системы в каждом конкретном случае можно получить у специалистов «ЭкоЭнергоВент».

Здания нельзя представить без системы, которая в принудительном порядке обеспечивает вентиляцию в помещение. В процессе вентиляции происходит выход загрязнённого воздушного потока и его полная или частичная замена на чистый. Автоматизация вентиляции делает возможным организацию контроля управления процессом, что, в свою очередь, помогает обезопасить строение и обеспечить энергоэффективность. Вентиляционная автоматика различается, поэтому в данной статье мы расскажем каково их назначение и в чём особенность, а также какие характеристики.

Назначение системы автомат

На сегодняшний день комплекс вентилирования полностью модернизирован и является сложной приборной систематикой с силовой установкой, калориферами и каналами, обеспечивающими микроклимат помещения. Для того чтобы все узлы и агрегаты работали слаженно, современные инженеры снабжают систему аппаратурой с датчиками и механизмами. Именно за счёт них можно управлять вентиляцией в сборке.

Задачи системой вентиляции:

Управление и мониторинг параметров системы: сигнал поломки, небезопасных режимов и других непредвиденных рабочих моментов. Современные контроллеры связаны с оператором в режиме реального времени. Это позволяет оператору наблюдать за работой всех системных показателей и устанавливать их соответствие с нужным режимом.
Индивидуальный анализ выработки любого механизма и процесса в общем согласно заданным параметрам через мониторинг. Автомат управления принимает данные, полученные при помощи датчиков, и проводит исследование вычислительными мощностями. Если необходимо вносит корректировку в общую производительность через сигнал действующей механики либо через систему пуска-включения.
Защита клапанной части и водных контуров обогревательного элемента от промерзаний. Системный термостат следит за температурами калориферов, не позволяя опуститься за критическую отметку.
Управление рабочими процессами посредством переключения режима. Это необходимо для рационального использования автоматической системы в связи с изменением нагрузки на помещение, недельной дневности, времени суток или климатических условий. Программы автоматического управления вентиляционной системой, опираясь на сведения мониторинга, имеют возможность использовать в качестве дополнения силовые установки, завершать деятельность или менять скорость движения лопастей вентиляторов, запускать и отключать воздухоосушители и так далее.
Блокировка механизма в случае замыкания или любого аварийного случая, связанного с электроникой, чтобы исключить возможное возгорание.

Автоматика в системе вентиляции имеет ключевую роль и выполняет целый ряд нужных задач, без неё выполнение всех перечисленных опций силами обслуживающего персонала невозможно.

Основные узлы автовентиляции

Проект системы автоматической вентиляции требует достаточно трудоёмкий и сложной работы инженеров, такой процесс требует не только теоретических знаний, но и большого опыта.

Необходимые знания:

аналогичную системную структуру;
главные части и основные узлы;
логическую работоспособность и совокупность всех деталей и аппаратов.

Для того чтобы применить самую оптимальную комплектацию приборов для системы и контроля над ней обязательно учитывать номенклатуру отличных производств, а также обладать эксплуатационным опытом такой аппаратуры. Нелишним будет и изучение отзывов пользователей, чтобы понимать соотношение цены и качества модели на сегодняшний день. Это позволит приобретать качественную систему на выгодных условиях.

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.