il76

Решения для автоматизации систем вентиляции и СКВ

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.

Автоматизации, подробнее: систем вентиляции позволяют:

  • поддерживать параметры воздуха приточного, вытяжного или помещения такие как температура и влажность,
  • а также температуру теплоносителя,
  • обеспечивать защиту калориферов от замерзания,
  • регулировать расходы воздуха,
  • включать или отключать системы по таймеру и т. д.




Все мероприятия по автоматизации систем вентиляции нацелены не только на поддержание требуемых параметров воздуха, также на увеличение эффективности климатических систем, повышения надежности и безотказную работу оборудования, снижение затрат на потребляемую тепловую или электрическую энергию, свести к минимуму человеческий фактор, сигнализировать об авариях и выполнять контроль работы систем, то есть снизить и трудозатраты. 

Регулирование «по обратному воздуху»

  • Простая система автоматизации системы вентиляции работает «по притоку», т. е. позволяет контролировать только один параметр – температуру приточного воздуха. В этом случае реальную температуру воздуха в помещении можно прогнозировать с той или иной степенью точности, поскольку сложно точно оценить тепловыделения от людей и разнообразной офисной техники (зачастую на стадии проектирования неизвестно количество людей, которые будут занимать данное помещение, и точный состав офисного оборудования, который к тому же может неоднократно меняться в процессе эксплуатации), теплопоступления с солнечной радиацией (что сейчас очень актуально, поскольку очень широкое применение находит такое архитектурное решение, как полностью стеклянные фасады).
  • В жилых и общественных зданиях в случае механической приточной вентиляции и вытяжная вентиляция обычно проектируется с механическим побуждением. Как правило, температура удаляемого воздуха достаточно точно отражает реальную температуру воздуха в помещении, поэтому в настоящее время популярное решение – регулирование «по обратному воздуху». За счет интегрирования этих установок посредством шины связи, даже если приточные и вытяжные установки расположены в различных частях здания, есть возможность определять температуру удаляемого воздуха и передавать эти данные контроллеру приточной вентиляционной установки, который, в соответствии с заранее заданным алгоритмом, повышает или понижает температуру приточного воздуха (но не выше или ниже некоторых заранее заданных значений). При этом,:
  • – во-первых, обеспечивается снижение затрат энергии на подогрев или охлаждение приточного воздуха, 
  • – а во-вторых, обеспечивается повышенное качество микроклимата.

Системы с зональным контролем

  • При строительстве элитного жилья и офисных помещений высокого класса в Москве и получил распространение так называемый «зональный контроль». В этом случае в здании организуется общеобменная вентиляция, которая обеспечивает приточным воздухом большую часть помещений (нет смысла дробить их на более мелкие зоны, обслуживаемые маленькими системами, т. к. это приводит к удорожанию).

  • Локально посредством доводчиков в каждой отдельной зоне обеспечивается заданная температура воздуха (например, в офисном помещении рядом могут находиться кабинет руководителя и большое офисное пространство, разделенное открытыми перегородками, и требования к микроклимату этих двух зон могут различаться). В качестве доводчиков, как правило, используются системы на базе фэнкойлов, потолочных либо настенных, но могут применяться и иные решения, например, охлаждающие потолки, балки. Доводчики комплектуются контроллерами (такие контроллеры выпускаются как фирмами-производителями доводчиков, так и фирмами, специализирующимися на производстве систем автоматики), посредством которых и осуществляется управление для установки требуемой температуры в данной зоне.

Системы с переменным расходом воздуха (VAV)

  • Еще один тип управления параметрами микроклимата – системы VAV (Variable Air Volume) – системы с переменным расходом воздуха. Эта система очень привлекательна с точки зрения экономии энергии. Помимо регулирования температуры воздуха в помещении, эта система обеспечивает заданный перепад давления, что позволяет, например, не допустить перетекания загрязненного воздуха в смежные помещения. Исходя из этого обстоятельства, возможные области применения систем с переменным расходом воздуха – опасные производства, химические лаборатории, больницы.
  • Такая схема широко используется в США, в том числе и для офисных помещений, а в России реализуется достаточно редко. Это связано с тем, что в случае использования такой схемы определенные ограничения накладываются на поставщика воздуха, т. е. на вентиляционную систему.

Автоматизация систем с переменным расходом воздуха. В этом случае необходимо обеспечить требуемое статическое давление в воздуховоде. Зональное регулирование происходит за счет двух исполнительных механизмов в каждой комнате – одного на притоке, одного на вытяжке.

  • Если в комнате нет людей (что определяется по датчику движения, ручной установкой режима «Не занято» или с диспетчерского пульта и т. п.), то закрываются обе заслонки, воздухообмен при этом равен нулю. В подающем воздуховоде, в свою очередь, начинает нарастать давление, поэтому необходимо устанавливать датчики статического давления. При нарастании давления система начинает сбрасывать обороты, для чего используются приточные улитки с переменным расходом воздуха или инверторное управление. Необходимость использования подобных устройств приводит к усложнению и удорожанию системы вентиляции. Однако такое удорожание быстро окупается за счет экономии энергии на подогрев или охлаждение воздуха.

Системы с «групповым» контролем

  • Ранее были распространены фэнкойлы с простым термостатным управлением (соленоидный клапан). Такое управление позволяло обеспечивать заданную температуру воздуха только в одном помещении (технология подключения – один модуль управления на один фэнкойл). Это обстоятельство вызывало определенные проблемы при климатизации помещений очень большого объема, микроклимат в которых обеспечивался несколькими установками. С точки зрения автоматизации помещения большого объема определяются как одна климатическая зона, в которой должен быть один температурный режим, а количество исполнительных механизмов для обеспечения этого режима достаточно большое.
  • В этом случае все исполнительные механизмы оснащаются отдельными контроллерами, связанными между собой общей шиной, но при этом один контроллер работает в режиме «Master», а остальные, соответственно, – в «Slave», т. е. реализуется так называемая «групповая логика». Температурный модуль (модуль управления) устанавливается один на зону, но управляет работой нескольких устройств. Ограничение на общее количество устройств накладывается используемым протоколом. Например, протокол LON позволяет управлять работой до 60 устройств в одном сегменте.

Сопряжение систем автоматизации с системами безопасности

Первый аспект – одной из особенностей построения инженерных систем зданий в нашей стране, связанное, главным образом, с менталитетом, является особое положение службы безопасности объекта. Служба безопасности, как правило, уже на уровне технического задания требует ограничения доступа ко всему, что связано с безопасностью, т. е. инженерные системы отделяются от систем контроля доступа, охранного телевидения и т. д.

  • Зарубежный опыт показывает, что очень выгодно использовать комплексные решения, когда, например, один датчик используется и в системе контроля доступа, и в системе климатизации, и для управления освещением. В настоящее время существующие технологии позволяют гибко реализовать подобную концепцию.
  • В частности, один из объектов в нашей стране, на котором такая концепция реализована, – центральный железнодорожный вокзал одного из областных центров России, где была разработана комплексная система высокого уровня, включавшая, помимо устройств автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования систему безопасности в виде охранного телевидения, охранную систему, пожарную сигнализацию. В итоге на одном мониторе можно отслеживать и параметры работы инженерных систем, «картинку» с охранного телевидения и прочую информацию.
  • В случае, например, возникновения пожара, при срабатывании пожарной сигнализации определена (запрограммирована соответствующими скриптами) вся последовательность действий по локализации возгорания, что значительно уменьшает влияние «человеческого фактора» в данной экстраординарной ситуации.
  • Таким образом, с технической точки зрения система безопасности может быть объединена с системой автоматизации оборудования климатизации. Один аспект подобного объединения – совместное использование датчиков, например, для определения нахождения людей в отдельных зонах.

Второй аспект – система безопасности, она накладывает определенные требования на систему климатизации, например, введение пожарного режима должно привести к отключению систем вентиляции, включению подпора воздуха в задымленную зону и т. д. Как правило, эти функции реализовываются на уровне силовых щитов (релейные цепи), но при этом система автоматизации в обязательном порядке получает дублирующий сигнал о введении пожарного режима, иначе остановка оборудования будет интерпретирована как авария данного оборудования со всеми вытекающими последствиями.

Сопряжение с системой электроснабжения

В процессе проектирования системы автоматизации особое внимание следует уделять сопряжению этой системы с системой электроснабжения здания. Техническое задание на систему автоматизации выдается разработчикам систем автоматизации, но достаточно часто не доводится до сведения разработчиков систем электроснабжения, или разработчик систем электроснабжения не учитывает пожелания разработчиков систем автоматизации.

  • В результате, например, управление освещением осуществляется от одного датчика, никак не связанного по шине связи с общей системой управления, и при выходе этого датчика из строя освещение будет гореть постоянно, а данную неисправность будет сложно оперативно локализовать.

Важным вопросом является качество поставляемой электроэнергии. Производители оборудования автоматизации накладывают определенные ограничения по качеству электроэнергии.

  • Если в случае использования автономного источника энергоснабжения требуемое качество электроэнергии обеспечить достаточно просто, то при использовании внешнего источника энергоснабжения возможны проблемы с оборудованием. Для предупреждения подобных проблем необходимо осуществлять мониторинг качества электроснабжения путем установки дополнительных датчиков напряжения, силы тока, частоты и т. д.

Инжиниринг и эксплуатация

Большое внимание необходимо уделять инжинирингу (в данном случае под инжинирингом понимается комплекс инженерно-консультационных услуг коммерческого характера по обеспечению установки и ввода в эксплуатацию систем автоматизации).

  • Использование современных технологий привело к тому, что сам процесс пусконаладки становится очень сложен. Просто купив оборудование, с ним ничего нельзя сделать – требуется инжиниринг.
  • Зачастую оборудование поставляется по относительно низким ценам, но затем больших затрат требует процесс пусконаладки. Необходимое программное обеспечение стоит отдельных денег, и поставляется только производителем оборудования или несколькими уполномоченными компаниями-партнерами. В результате неграмотного инжиниринга может произойти поломка системы, но заказчик в этом случае часто предъявляет претензии к производителю оборудования. На самом деле поломка происходит либо в результате неграмотных действий службы эксплуатации, либо в результате изначально неправильного программирования контроллеров.

После создания проекта, согласования и утверждения всех решений, поставки оборудования необходим монтаж и шеф-монтаж оборудования. Шеф-монтаж включает в себя проверку:

  • правильности подключения,
  • правильности установки,
  • поскольку, например, оборудование будет функционировать неправильно, если датчик температуры расположен в «мертвой зоне». Зачастую монтаж и шеф-монтаж выполняют разные организации, шеф-монтаж выполняется организацией, осуществляющей пусконаладку. В процессе наладки необходимо выдерживать необходимые перепады температуры и т. д., но это возможно только когда объект находится под нагрузкой (динамическая наладка).

 

Основным потребителем тепловой энергии являются системы вентиляции и кондиционирования, т. е. для рассматриваемых комплексов даже не жилая часть, а помещения общественного назначения (офисы, аквапарк, магазины и т. д.).

  • Когда завершен шеф-монтаж, осуществляется предварительный пуск в ручном режиме – проверяется работа, правильность направления вращения вентиляторов, насосов и т. д., затем механическая обкатка в течение 72 часов на предмет натяжки ремней, после чего передается пусконаладочной организации для динамической пусконаладки, когда осуществляется подбор и выставление необходимых параметров, регулирование и т. д. В случае необходимости параметры могут поддерживаться с точностью ±0,1 °С по воздуху и ±1,0 °С по воде.
  • Неграмотный монтаж и пусконаладка, как отмечалось выше, могут привести к выходу оборудования из строя. Все эти факторы повышают требования к пусконаладочной организации и в то же время к службе эксплуатации, поскольку эксплуатировать оборудование становится все сложнее.

В идеальном случае даже такие крупные объекты, как рассматриваемые высотные жилые комплексы, могут управляться всего пятью операторами, по числу подразделений:

  • подразделения тепло- и холодоснабжения,
  • электроснабжения,
  • системы ОВК,
  • водоснабжение и водоотведение,
  • прочие системы.

В этом случае, однако, квалификация этих пяти специалистов должна быть очень высокой. Можно установить сервер с базой данных, в которой аккумулируется вся информация по всем упомянутым системам. К серверу подключается сколь угодно большое число рабочих станций. Рабочая станция позволяет отображать для оператора лишь ту информацию, которая необходима именно для его области, т. е. реализуется разграничение доступа. Время реакции системы в настоящее время исчисляется секундами, и, помимо этого, имеется возможность прогнозирования нештатных ситуаций и принятия соответствующих превентивных мер.

  • Например, один из самых важных опасных режимов – «Угроза замораживания»; использование системы автоматизации позволяет на нескольких уровнях предотвратить эту угрозу (путем остановки системы, открывания дополнительных клапанов и т. д.). Может быть организовано оповещение специалистов службы эксплуатации, например, посредством отсылки SMS-сообщений или пейджинговой связи.
  • В любом случае сведения об аварийной ситуации, реакции системы, реакции службы эксплуатации на эту аварийную ситуацию будут занесены в «Журнал аварий». Эта информация в ряде случаев может помочь в разрешении спорных ситуаций, например, претензий жильцов или арендаторов.

Большую роль в обеспечении правильной работы систем климатизации и автоматизации играет правильное и своевременное сервисное обслуживание. На подобных объектах обязательно должна быть организована служба эксплуатации заказчика, которая и будет осуществлять эксплуатацию оборудования.

  • Обучение специалистов службы эксплуатации проводит, как правило, организация, осуществляющая пусконаладку.
  • Есть еще одна возможность – удаленный мониторинг работы оборудования. В этом случае сторонняя организация (например, организация, осуществлявшая пусконаладку) может заключить контракт на мониторинг и наблюдать за ситуацией на объекте из собственного офиса.

 

Некоторые современные контроллеры изначально поддерживают IP-протоколы и имеют веб-интерфейс – точку доступа RJ-45. Это позволяет, имея логин и пароль, из любой точки, где есть доступ в Интернет, отслеживать режимы работы с системой и производить с ней какие-либо действия. Как правило, в этом случае поддерживаются пять различных уровней доступа – от оператора, который может только отслеживать информацию, до администратора, который может осуществлять любые воздействия над системой.

По теме: