Тепловой пункт¶

Переход от устаревших и неэффективных элеваторных систем теплоснабжения к закрытым системам отопления и горячего водоснабжения способствует внедрению узлов регулирования на основе автоматики. Это позволяет собирать и хранить данные о состоянии системы теплоснабжения, осуществлять диспетчеризацию, управлять работой теплового пункта в автоматическом режиме, обеспечивать плавность работы и независимость от колебаний графика источника теплоснабжения и других факторов.

Задачи системы автоматики ¶

Автоматическое поддержание заданной температуры контура ГВС и контура отопления по температурному графику.
Автоматическое поддержание температуры обратной воды.
Автоматическое управление по недельному расписанию контура ГВС. Возможность работы в одном из трёх фиксированных режимов (Комфорт, Экономия, Защита от замерзания) с постоянной температурой и в автоматическом режиме Авто, который определяет работу системы в соответствии с заданным расписанием на неделю.
Управление циркуляционными насосами (основной, резервный) с защитой от сухого хода в обоих контурах.
Управление насосом подпитки для поддержания давления в системе отопления.
Защита от утечек в контуре отопления при долгой единовременной работе подпитки.
Мониторинг и контроль работы оборудования теплового пункта, включая насосы, клапаны, датчики температуры и т.д.
Индикация различных неисправностей в системе, таких как низкое давление воды в контуре, срабатывание тепловой защиты насоса, засорение теплообменника и т.д.
Система автоматики ведет журнал событий, в котором записываются все происходящие события и аварии.
Автоматическое отключение системы отопления летом, когда температура наружного воздуха превысит заданное значение.
Защита насосов, прогнозирование ТО, предотвращение аварий и диагностика неисправностей
Возможность подключения пульта дистанционного управления.
Возможность управления тепловым пунктом с компьютера диспетчера (АРМ).

Экономический эффект ¶

Снижение потерь тепловой энергии достигается за счет уменьшения площади и температуры наружной поверхности теплообменников.
Снижение потерь тепловой энергии обеспечивается за счет увеличения коэффициента теплопередачи теплообменников, уменьшения требуемого температурного напора и расхода теплоносителя для нагрева воды.
Снижение расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя достигается за счет оптимальной циркуляции горячей воды и применения эффективных циркуляционных насосов.
Внедрение эффективной автоматической системы регулирования расхода тепловой энергии позволяет еще больше снизить расход тепловой энергии в системе отопления.

Отслеживаемые параметры ¶

Сигнал с датчика уличной температуры (если он есть);
Сигнал с датчика температуры подачи в контур;
Сигнал с датчика обратки теплоносителя контура;
Управление двухпозиционным клапаном контура подпитки (если он есть);
Контроль положения клапана (если он есть);
Параметры контроллера пульта управления;
Параметры измененные с АРМ диспетчера;
Сигналы с термоконтактов насосов (если они есть и заведены в щит автоматики);
Сигналы с доп.контактов автоматов тепловой защиты;
Сигнал о засорении теплообменника;
Сигнал перепада давления насосов контура;
Сигнал с датчика давления теплоносителя (или манометра если они есть);
Любые другие сигналы, требуемые конфигурацией системы;

Описание алгоритмов работы ¶

Контур отопления¶

Целевая температура теплоносителя контура отопления может быть задана уставкой или вычисленна по графику отопления в зависимости от температуры наружного воздуха. При отсутствии показаний датчика температуры наружного воздуха, рассчитывается задание температуры подачи сети, исходя из минимальной температуры наружного воздуха за пять суток для данного региона (параметр настраивается).
Реализован график отопления по пяти точкам, когда задание температуры подачи сети вычисляется методом линейной интерполяции указанных в точках 1…5 пар значений температуры наружного воздуха и заданной температуры подачи сети отопления.
Количество расчетных точек на графике отопления (от 2 до 5) определяется установкой “количество точек графика”. При этом значения последующих точек игнорируются. Например, если график отопления задан по 3 точкам (значение установки “количество точек графика” равно “3”), то значения точек 4 и 5 не будут учитываться.
Если температура наружного воздуха выходит за пределы, определенные крайними точками графика (в данном примере - точками 1 и 3), расчетное задание температуры подачи отопительной сети ограничивается “снизу” и “сверху” соответствующими крайним точкам значениями.
Если режим работы по графику отключен, рассчитанное значение по графику отопления игнорируется. В этом случае целевое значение температуры будет равно введенному пользователем значению.

Контур ГВС¶

Целевая температура теплоносителя контура отопления задается уставкой, при этом отдельно устанавливается максимальная температура в соответствии с санитарными нормами для конкретного применения.
При пиковом потреблении горячей воды в контуре отопления кратковременно снижается потребление тепловой энергии. В случае ограничения общей мощности. Ограниченное снижение мощности отопления не влияет на снижение температуры (комфорта) в помещениях здания.
Пиковая нагрузка определяется на основе значения датчика температуры подающей линии ГВС. Если, при полностью открытом регулирующем клапане ГВС, температура ГВС падает ниже заданного значения, например 48 градусов Цельсия, степень пиковой нагрузки определяется на основе интеграла этого отклонения. На основе интеграла формируется управляющее воздействие на прикрытие клапана отопления.
Функция адаптации управления клапаном ГВС при которой постоянно оценивается максимальный ход штока клапана (<100%) и определяет диапазон управления клапана. Таким образом, достигается стабильная работа в течение всего года. Если у контроллера нет функции адаптации, в зимнем режиме он будет работать нестабильно так как температура теплоносителя в это время значительно выше летней, соответственно реакция клапана должна снижаться.

Ограничение температуры обратной воды¶

Все описанные выше виды управления в той или иной степени влияют на снижение температуры обратной воды, которая является основным показателем экономичности работы системы теплоснабжения. Температура обратной воды может быть снижена с помощью различных функций ограничения, однако их использование может привести к отклонению от комфортных условий и должно иметь техническое и экономическое обоснование.
В независимых системах подключения контура отопления разница температур между обратной водой первичного контура и контуром отопления не должна превышать 5 градусов Цельсия для обеспечения экономичности.
Функция динамического ограничения температуры обратной воды (DRT) используется для снижения расхода теплоносителя в первичном контуре, если заданное значение разницы температур обратной воды превышено. Это снижает пиковую нагрузку.
Функция статического ограничения температуры обратной воды используется в случае, если отопительные устройства в контуре отопления имеют термостатические регуляторы или если необходимо обеспечить выполнение условий подключения тепловой точки к сети теплоснабжения. Снижается расход теплоносителя в первичном контуре при превышении заданной температуры обратной воды.

Циркуляционные насосы¶

В зависимости от режима работы насоса («автоматический», «отключен», «ручной») возможны три варианта запуска насосов:

Если ни один из насосов не установлен в автоматический режим, на пульте управления включается аварийная световая сигнализация и отображается предупреждение о невозможности запустить насосы “нет насосов в режиме авто”.
Если в автоматическом режиме находится только один насос, запускается только он.
Если во всех насосах установлен автоматический режим, запускается насос с наименьшим временем наработки. Если работающий насос переключится в режим “отключен” или “ручной”, запускается насос, который находится в автоматическом режиме.

В случае возникновения аварийной ситуации с насосом, разрешение на его запуск снимается и на пульте управления отображается соответствующее аварийное сообщение. Если имеется резервный насос, и он находится в автоматическом режиме, то он запускается.
Равномерная выработка моторесурса каждого из насосов отопительной сети обеспечивается с помощью установки “время работы насоса” где задается время работы (в часах) каждого насоса.
По истечении заданного времени работы основного насоса, автоматически включается резервный насос и в течение времени, установленного настройкой “время переключения насосов”, оба насоса работают вместе.
По истечении времени переключения основной насос отключается и становится резервным, а насос, который был резервным, становится основным и продолжает работать до следующего переключения по истечении времени наработки.
Контроль наработки моторесурса осуществляется только для насосов, работающих в автоматическом режиме.
Оставшееся время работы основного насоса до переключения на резервный отображается на панели управления в переменных “время до смены насосов”.
Общее время работы каждого из насосов отображается в настройках насосов соответствующими значениями “наработка насоса 1” и “наработка насоса 2”. Для сброса текущих значений наработки используются соответствующие кнопки “СБРОС”.

Подпитка контура отопления¶

Подпитка отопительной теплосети осуществляется электромагнитным клапаном в зависимости от текущего давления контура отопления. Если давление падает ниже значения настройки “минимальное давление контура отопления”, выдается команда на открытие клапана подпитки. Если давление поднимается до значения настройки «максимальное давление контура отопления” или выше, снимается команда на закрытие клапана подпитки.

Протокол безопасности ¶

Если при работающем в автоматическом режиме насосе, в течение времени заданного установкой “время проверки работы насоса”, перепад давления меньше заданного установкой “рабочий перепад на насосах”, происходит переключение основного насоса на резервный и формируется соответствующее аварийное сообщение. Если при работе резервного насоса перепад давления по прежнему меньше минимально допустимого, по истечении времени проверки, он отключается и на пульте управления формируется аварийное сообщение “авария сетевых насосов”.
Запуск насосов в автоматическом режиме возможен только при отсутствии аварий «контроль фаз».
Защита насосов обеспечивается за счет их аварийного останова при падении давления обратной воды ниже допустимой. Минимально аварийное давление воды в контуре устанавливается настройкой “Давление сети отопление низкое”. При снижении давления ниже допустимого останавливается основной насос и выдается запрет на запуск резервного. При этом, на пульте управления, формируется соответствующее аварийное сообщение “Низкое давление в контуре». Если давление воды сети отопления превышает минимально допустимое значение на величину настройки “гистерезис минимального давления» и более, насос автоматически перезапускается, а аварийное сообщение сбрасывается.
Защита от ложных срабатываний прессостата.
Защита системы отопления от замерзания.
Функция, защита от легионеллы, которая предотвращает размножение бактерий в трубах системы горячего водоснабжения.
В случае перехода системы ГВС в аварийный режим работы регулировочный клапан теплообменника закрывается для предотвращения ожогов.

Общие элементы автоматизации ¶

	Модель
Реле контроля фаз для защиты двигателей
Клапан подпитки контура отопления
Клапан подпитки контура вентиляции
Привод трех ходового клапана контура Отопления
Привод трех ходового клапана контура ГВС
Привод трех ходового клапана контура Вентиляции

Средства автоматизации IOOT PRO ¶

	Модель
Блок управления (8 релейных выходов)	iU 613x
Панель управления
Датчик температуры уличного воздуха
Блок управления теплообменником отопления
Блок управления теплообменником ГВС
Блок управления теплообменником вентиляции

Схема подключение ¶

Роль средств автоматизации ¶

**7. Блоки распределения питания с управлением и диагностикой**¶
Выдаваемые параметры
	WEB интерфейс для настройки, контроля всей системы и управления
	Отправка данных в SCADA по протоколу MQTT
	Параметры и управление частотными приводами RS485 (если применяются)
	Управление насосами контура отопления (2 шт.)
	Управление насосами контура ГВС (2 шт.)
	Управление насосами контура вентиляции (2 шт.)
	Управление насосами подпитки (2 шт.)
	Контроль автоматов и контакторов 8 групп
	Контроль ручного переключателя автоматическое / ручное управление
	Контроль фаз
	Резервный вход для контроля переключателей

**8. Панель управления**¶
Выдаваемые параметры
	Доступ к параметрам всей системы
	Управление установкой (включение, изменение целевых параметров)
	Настройка параметров любого модуля системы
	Диагностика работы системы автоматики
	Журнал отказов

**9. Датчик температуры уличного воздуха**¶
Выдаваемые параметры
	Температура воздуха
	Влажность воздуха
	Атмосферное давление воздуха

**10. Блок управления теплообменником отопления**¶
Выдаваемые параметры
	Температура обратной воды
	Температура подачи в контур отопления
	Давление теплоносителя до насосов
	Давление теплоносителя после насосов
	PID регулирование клапаном по целевой температуре (2 твердотельных реле или 0..10В)
	Положение клапана (потенциометр или 0..10В)
	Ошибка насоса, нет протока
	Ошибка, низкое давление теплоносителя
	Ошибка, засорен теплообменник
	Падение давления на теплообменнике

**11. Блок управления теплообменником ГВС**¶
Выдаваемые параметры
	Температура обратной воды ГВС
	Температура подачи в контур ГВС
	Давление теплоносителя до насосов
	Давление теплоносителя после насосов
	PID регулирование клапаном по целевой температуре (2 твердотельных реле или 0..10В)
	Положение клапана (потенциометр или 0..10В)
	Ошибка насоса, нет протока
	Ошибка, низкое давление теплоносителя
	Ошибка, засорен теплообменник
	Падение давления на теплообменнике

**11. Блок управления теплообменником вентиляции**¶
Выдаваемые параметры
	Температура обратной воды
	Температура подачи в контур вентиляции
	Давление теплоносителя до насосов
	Давление теплоносителя после насосов
	PID регулирование клапаном по целевой температуре (2 твердотельных реле или 0..10В)
	Положение клапана (потенциометр или 0..10В)
	Ошибка насоса, нет протока
	Ошибка, низкое давление теплоносителя
	Ошибка, засорен теплообменник
	Падение давления на теплообменнике

Преимущества ¶

WEB интерфейс: конфигурация, управление, диагностика
HMI панель: управление, настройка параметров,контроль ошибок
CAN шина: снижение количества проводов.
Отсутствие шкафа управления: все алгоритмы работы в датчиках и исполнительных устройствах.
Простота обслуживания: элементы автоматики (корпуса, пружинные клемы, защитные покрытия плат) расчитаны на жесткие условия с минимальным периодом обслуживания, простоя замена неисправных элементов.
Массовое производство: возможна заводская преднастройка датчиков с уникальным артикулом, что позволит на производстве только смонтировать элементы автоматики.
Энергоэффективность: датчики получают больше цифровых параметров (температура, влажность, давление) для более эффективных алгоритмов работы.
Система готова к диспетчеризации без настройки: все параметры передаются автоматически (по протоколу MQTT) в систему диспетчеризации достаточно через WEB интерфейс указать адрес вашего сервера.
Готовые прошивки для блоков автоматики что позволяет держать на складе меньше ЗИП и быстро заменять вышедший из строя блок.