Вентиляция¶

Здесь представлено решение автоматизации приточно-вытяжной вентиляционной установки с рекуперацией как наиболее сложной, в остальных типах вентиляционных установок могут применяться части данного решения.

Задачи системы автоматики ¶

Автоматическое поддержание температуры приточного воздуха. Для этого система постоянно контролирует температуру приточного воздуха и корректирует объем подачи теплоносителя в зависимости от полученных данных. Это достигается с помощью датчиков температуры, которые устанавливаются в приточном воздуховоде, и исполнительных механизмов, таких как регулирующие клапаны на трубах подачи теплоносителя. Система автоматики сравнивает текущую температуру приточного воздуха с заданной величиной и, при необходимости, подает сигнал на открытие или закрытие регулирующего клапана, чтобы обеспечить поддержание температуры на заданном уровне.
Система автоматики имеет возможность ручного и автоматического пуска и останова в определенное время суток. Ручное управление может осуществляться с помощью пульта управления или АРМ диспетчера, а автоматическое - по заранее заданному расписанию или в зависимости от внешних условий, например, уровня загрязнения воздуха.
Система автоматики обеспечивает индикацию различных неисправностей в системе, таких как обрыв ремней, срабатывание тепловой защиты двигателей, срабатывание термоконтактов двигателей, засорение фильтров и т.д.
Система автоматики блокирует пуск приточной системы в зимнее время, если температура теплоносителя опускается ниже критической. Это необходимо для предотвращения повреждения оборудования и обеспечения его безопасной работы.
Система автоматики останавливает приточную систему при понижении температуры “обратной” воды до критической отметки. Это необходимо для предотвращения перегрева оборудования и обеспечения его безопасной работы.
Система автоматики останавливает приточную систему при понижении температуры подаваемого воздуха до установленной отметки.
Система автоматики осуществляет аварийную остановку системы в случае возникновения неисправности вентилятора.
Система автоматики осуществляет аварийную остановку приточной системы в случае неисправности насоса калорифера в зимнее время.
Система автоматики осуществляет аварийную останову вентиляционной машины по сигналу от пожарной сигнализации.
Система автоматики автоматически закрывает воздухозаборные заслонки при отключении машины или возникновении аварийной ситуации.
Система автоматики автоматически переводит приточную систему в зимний режим работы, то есть постоянно включенный насос узла обвязки калорифера.
Система автоматики автоматически поддерживает температуру обратной воды в “дежурном” режиме.
Система автоматики контролирует температуру “обратной” воды в рабочем режиме.
Система автоматики ведет журнал событий, в котором записываются все происходящие события и аварии.
Система автоматики предусматривает возможность подключения пульта дистанционного управления.
Система автоматики предоставляет возможность управления установкой с компьютера диспетчера (АРМ).
Система автоматики автоматически снижает скорость вращения приточного вентилятора при недостаточном количестве теплоносителя.

Отслеживаемые параметры ¶

Параметры контроллера пульта управления;
Параметры измененные с АРМ диспетчера;
Сигналы с термоконтактов всех двигателей (если они есть и заведены в щит автоматики);
Сигналы с доп.контактов автоматов тепловой защиты;
Сигнал с термостатов по воздуху за калорифером;
Сигнал с термостата «обратной» воды;
Сигнал с датчика температуры приточного воздуха;
Сигнал с датчика температуры вытяжного воздуха (или за рекуператором);
Сигнал с датчика температуры уличного воздуха;
Сигнал с датчика температуры обратной воды;
Сигнал с термостата «зима/лето»;
Сигнал о засорении фильтра притока;
Сигнал о засорении фильтра вытяжки;
Сигнал об обрыве ремней вентиляторов (если они есть);
Сигналы об открытии/закрытии заслонок (если они есть);
Сигнал с датчика давления воды (или манометра если они есть);
Любые другие сигналы, требуемые конфигурацией системы;

Описание алгоритмов работы ¶

Если был задан автоматический запуск вентиляционной машины после сбоя питания, система автоматики перейдет в рабочий режим управления системами, если автоматический запуск задан не был система переходит в “дежурный” режим, в котором отслеживаются аварийные ситуации и осуществляется управление 3-ходовым клапаном узла обвязки калорифера для поддержания заданной температуры обратной воды.
Включение системы может быть произведено непосредственно с панели управления, автоматически по расписанию или из системы диспетчеризации.
В процессе работы установки контролируется перепад давления, состояние вентиляторов и показания датчиков температуры. При возникновении аварии, система оповещает оператора и выполняет действия, предусмотренные протоколом безопасности. Если необходимо, система может автоматически перезапустить оборудование после устранения аварии.
Пуск приточной установки осуществляется с учетом показаний уличного датчика температуры и режима работы (ЗИМА/ЛЕТО). Открытие заслонок приточного воздуха и пуск приточного вентилятора производится после получения от системы безопасности разрешения на запуск.
При запуске приточной установки зимой и при низких температурах на улице осуществляется прогрев водяного калорифера. Продолжительность и сила прогрева зависит от уличной температуры, устанавливается в меню настройки. Так же настраивается минимальная температура обратной воды для запуска и максимальное время прогрева. В случае неуспешных попыток прогрева система переводит машину в режим отмена пуска из-за низкой температуры теплоносителя.
После пуска приточной установки происходит продув системы от теплого воздуха, после чего начинается процесс регулирования температуры приточного воздуха с помощью привода.
Система автоматики определяет положение 3-х ходового вентиля таким образом, чтобы обеспечить нужное количество теплоносителя, постоянно подмешиваемого во внутренний контур калорифера и достичь требуемой температуры приточного воздуха.
В процессе выхода приточной установки на режим система может “просаживаться”, то есть колебательный процесс достижения требуемой температуры подходит к порогу срабатывания защиты от замерзания калорифера. В такой ситуации включается встроенный алгоритм для предотвращения “ложных” срабатываний защиты, и активная работа привода 3-х ходового вентиля в этих случаях считается нормальной.
Если происходит “перегрев” обратной воды или недостаток количества теплоносителя для нагрева приточного воздуха до требуемой температуры, система автоматически корректирует работу установки, используя алгоритмы поддержания температуры обратной воды и алгоритм работы в режиме недостатка теплоносителя.
Возможность попытки перезапуска системы и время через которое этот перезапуск возможен устанавливается в параметрах (от 30с до 900с).
При снижении температуры уличного воздуха меньше +5°C (параметр регулируется), автоматически запускается насос водяного контура, устанавливается минимальное открытие трех ходового клапана. В режиме зима насос работает постоянно.
Если в приточной установке есть рекуператор (пластинчатый с байпасом), то система автоматики управляет его работой. В зимний период рекуператор обычно работает в полную мощность, но при температуре за рекуператором ниже +8oC начинается “приоткрывание” байпаса для предотвращения обмерзания рекуператора. Если температура продолжает падать и достигает +3oC, байпас открывается полностью. Когда температура за рекуператором превышает +8oC рекуператор снова начинает работать в полную мощность. Летом, при длительном превышении температуры приточного воздуха рекуператор также работает, но в этом случае байпас открывается для уменьшения нагрева воздуха.
Если температура обратной воды превышает установленное значение или определенное по графику “Теплосети”, система автоматики начинает снижать целевую температуру приточного воздуха. Первый контроль температуры обратной воды производится через 10 минут после запуска приточной установки. Система будет работать мо максимальной обратной воде до достижения целевой температуры.
В процессе работы приточной установки может возникнуть ситуация, когда полного открытия вентиля смесительного узла недостаточно для достижения требуемой температуры приточного воздуха. Это означает, что количество тепла, которое может передать калорифер приточному воздуху, не достаточно для его нагрева. В этой ситуации (при наличии частотных преобразователей в системе) запускается алгоритм коррекции работы установки, который автоматически снижает скорость приточного вентилятора (уменьшая расход воздуха). Первая проверка на недостаточное количество теплоносителя проводится через 10 минут после запуска системы.
Если в вентиляционной системе установлен роторный рекуператор, он может использовать тепло, “выбрасываемое” вытяжным вентилятором на улицу. В результате получается дополнительная ступень нагрева, которая требует управления. Роторный рекуператор обычно (за исключением случаев, когда система используется при сильных морозах) располагается первым из нагревателей по ходу приточного воздуха для максимального использования бесплатного тепла. Управление роторными рекуператорами осуществляется с помощью частотных регуляторов путем изменения скорости вращения ротора.
Если выделяемого тепла роторным рекуператором достаточно то достижение целевого показателя температуры осуществляется регулировкой оборотов двигателя роторного рекуператора. Когда температура уличного воздуха низкая рекуператор работает на максимальных оборотах, и выделяемого им тепла не хватает для достижения целевой температуры. Поэтому вторым включается водяной или электрический нагреватель, который доводит температуру приточного воздуха до необходимого значения.
Низкая (отрицательная) температура наружного воздуха и вытяжного воздуха из “прохладного и влажного” помещения может привести к так называемому “обмерзанию” рекуператора. Этот процесс начинается, когда теплообменник работает в области “точки росы” вытяжного воздуха. Во-первых, влага из вытяжного воздуха конденсируется в трубах роторного рекуператора, а затем замерзает, когда проходит через приточную секцию, то есть образуется лед на роторе. Это приводит к уменьшению “сечения” для протока воздуха через рекуператор и, следовательно, к снижению КПД рекуператора. В дальнейшем “обмерзание” может привести к блокировке вращения ротора и его выходу из строя. Чтобы предотвратить это на роторном рекуператоре устанавливается датчик дифференциального давления (датчик потока воздуха). Если этот датчик срабатывает, программа запускает процесс “разморозки”.
Целевая температура может быть установлена по датчику вытяжного или приточного воздуха (настраивается в параметрах) в случае наличия по датчику в обслуживаемом помещении. В случае установки целевой температуры по датчику в помещении или вытяжного воздуха, температура приточного воздуха может быть ограничена как по нагреву так и по охлаждению.

Протокол безопасности ¶

При срабатывании одного из условий протокола безопасности установка отключается, в журнал аварий записывается причина остановки.

Блокировка машины по сигналу пожар
Низкая температура приточного воздуха (порог срабатывания от +5°C до +15°C, по умолчанию +12°C)
Низкая температура обратной воды (порог срабатывания от +3°C до +15°C, по умолчанию +13°C)
Термостат защиты калорифера по воздуху (порог срабатывания от 0°C до +12°C, по умолчанию +8°C)
Термостат защиты калорифера по обратной воде (порог срабатывания от 0°C до +90°C, по умолчанию +10°C)
Неисправность вентилятора (обрыв ремня) (порог срабатывания от 0Па до 500Па, по умолчанию 50Па)
Таймер на выход вентилятора на режим (от 0 до 300 секунд, по умолчанию 30 секунд)
Блокировка машины после неудачных попыток запуска (от 0 до 50 попыток, по умолчанию 3 попытки)
Блокировка машины по датчику от тепловой защиты двигателей или аварии частотного привода
Блокировка машины по датчику от тепловой защиты насоса или аварии частотного привода насоса
Минимальная частота работы двигателя роторного рекуператора (от 3Hz до 30Hz, по умолчанию 5Hz)
Блокировка работы рекуператора при сообщении «авария двигателя» от частотного привода

Общие элементы автоматизации ¶

	Модель
Защитный термостат теплообменника по температуре воздуха
Защитный термостат теплообменника по обратной воде (опция)
Приводы воздушных заслонок
Привод трех ходового клапана водяного контура отопления
Привод трех ходового клапана водяного контура охлаждения

Средства автоматизации IOOT PRO ¶

	Модель
Датчик параметров вытяжного воздуха
Датчик параметров выбрасываемого воздуха на улицу
Датчик параметров приточного воздуха
Датчик параметров заборного уличного воздуха
Блок управления теплообменником отопления
Блок управления теплообменником охлаждения
Блоки распределения питания с управлением и диагностикой	iU 613x
Панель управления

Схема подключение ¶

Роль средств автоматизации ¶

**6. Датчик параметров вытяжного воздуха**¶
Выдаваемые параметры
	Температура вытяжного воздуха ( ~ помещения)
	Влажность вытяжного воздуха ( ~ помещения)
	Давление в камере до вытяжного вентилятора
	Ошибка, низкое давление (неисправность воздушной заслонки)

**7. Датчик параметров выбрасываемого воздуха на улицу**¶
Выдаваемые параметры
	Температура выбрасываемого воздуха ( ~ после рекуператора)
	Производительность рекуператора (Δt температуры вытяжного и выбрасываемого воздуха)
	Влажность выбрасываемого воздуха
	Давление в камере после вытяжного вентилятора
	Ошибка, высокое давление (неисправность воздушной заслонки)
	Ошибка, обрыв ремня вентилятора (низкая ΔP датчика давления выбрасываемого и вытяжного воздуха с учетом сигнала о статусе вентилятора)
	Ошибка, засорен фильтр рекуператора вытяжного воздуха (низкая ΔP датчика давления выбрасываемого и вытяжного воздуха)

**8. Датчик параметров приточного воздуха**¶
Выдаваемые параметры
	Температура приточного воздуха ( ~ после секций нагрев, охлаждение)
	Производительность (Δt температуры приточного и заборного воздуха)
	Влажность приточного воздуха
	Давление в камере после приточного вентилятора
	Ошибка, высокое давление (неисправность воздушной заслонки)
	Ошибка, обрыв ремня вентилятора (низкая ΔP датчика давления приточного и заборного воздуха с учетом сигнала о статусе вентилятора)
	Ошибка, засорен фильтр приточного воздуха (низкая ΔP датчика давления приточного и заборного воздуха)

**9. Датчик параметров заборного уличного воздуха**¶
Выдаваемые параметры
	Температура заборного воздуха ( ~ уличная)
	Влажность заборного воздуха ( ~ уличная)
	Давление в камере до приточного вентилятора
	Ошибка, низкое давление (неисправность воздушной заслонки)

**10. Блок управления теплообменником отопления**¶
Выдаваемые параметры
	Температура обратной воды ( ~ мин. в теплообменнике)
	Давление теплоносителя теплообменника
	Ошибка, низкая температура теплоносителя
	Ошибка, низкое давление теплоносителя
	PID регулирование клапаном по целевой температуре (2 твердотельных реле или 0..10В)
	Положение клапана (потенциометр или 0..10В)

**11. Блок управления теплообменником охлаждения**¶
Выдаваемые параметры
	Температура обратной воды ( ~ мин. в теплообменнике)
	Давление теплоносителя теплообменника
	Ошибка, низкая температура теплоносителя
	Ошибка, низкое давление теплоносителя
	PID регулирование клапаном по целевой температуре (2 твердотельных реле или 0..10В)
	Положение клапана (потенциометр или 0..10В)

**12. 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 по RS485
	Управление воздушными заслонками приточного воздуха
	Управление воздушными заслонками вытяжного воздуха
	Управление воздушной заслонкой рекуператора
	Управление приточным вентилятором
	Управление вытяжным вентилятором
	Управление насосом горячего контура
	Управление насосом холодного контура
	Резервная группа управления
	Контроль автоматов и контакторов 8 групп
	Контроль ручного переключателя автоматическое / ручное управление
	Контроль ручного переключателя запуск приточной установки
	Контроль ручного переключателя запуск вытяжной установки
	Контроль ручного переключателя запуск рекуператора
	Контроль ручного переключателя запуск секции обогрева
	Контроль ручного переключателя запуск секции охлаждения
	Вход от системы пожарной сигнализации
	Резервный вход для контроля переключателей

**13. 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

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 воздуха) для более эффективных алгоритмов работы машины.
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.