1.3. Автоматизация систем вентиляции
Одной из основных составляющих современных систем вентиляции (СВ) является средства и системы автоматики. Они реализуют различные функции управления, которые должны с одной стороны обеспечить поддержание требуемого микроклимата в обслуживаемом помещении, а с другой – экономичную и надежную работу технологического оборудования. Диапазон функций управления, выполняемых системами автоматики по количеству и сложности реализации довольно широк: от простого включения – выключения до централизованного управления климатическим или всем инженерным оборудованием здания.
Главными задачами автоматизации СВ являются обеспечение в помещениях и заданных точках системы требуемой температуры, подвижности, чистоты воздушной среды и необходимой кратности воздухообмена при экономном расходовании тепловой и электрической энергии.
Основные технологические функции управления СВ, как правило, реализуются на уровне отдельных установок с помощью систем автоматического управления (САУ).
В основу функционирования систем автоматического управления СВ, как и любой системы управления, положен принцип обратной связи: выработка управляющих воздействий на основе информации об объекте, полученной с помощью датчиков, установленных на объекте.
Каждая конкретная САУ разрабатывается исходя из заданной технологии обработки входного потока воздуха.
При применении автономных устройств или комплектных технологических установок обработки воздуха САУ поставляются уже встроенными в оборудование и уже заложенными определенными функциями управления, которые обычно подробно описываются в технической документации. В этом случае наладка, сервисное обслуживание и эксплуатация таких систем управления должны производиться в точном соответствии с указанной документацией.
Если САУ требует разработки для конкретной технологической схемы и оборудования с инсталляцией в него средств автоматики других фирм – производителей, то определение оптимальной программы и конкретных функций управления должно вестись совместно специалистами по вентиляции и специалистами по автоматизации. При таком подходе учитываются как требования к системе автоматизации, так и к автоматизируемому объекту.
При регулировании теплопроизводительности приточных систем наиболее распространенным является способ изменения расхода теплоносителя. Применяется также способ автоматического регулирований температуры воздуха на выходе из приточной камеры путем изменения расхода воздуха. Однако при раздельном применении этих способов не обеспечивается максимально допустимое использование энергии теплоносителя.
С целью повышения экономичности и быстродействия процесса регулирования можно применить совокупный способ изменения теплопроизводительности воздухоподогревателей установки.
В этом случае система автоматического управления приточной камерой предусматривает:
выбор способа управления приточной камерой (местное, кнопками по месту, автоматическое со щита автоматизации), а также зимнего и летнего режимов работы;
регулирование температуры приточного воздуха путем воздействия на исполнительный механизм клапана на теплоносителе;
автоматическое изменение соотношения расходов воздуха через воздухоподогреватели и обводной канал;
защиту воздухоподогревателей от замерзания в режиме работы приточной камеры и в режиме резервной стоянки;
автоматическое отключение вентиляторов при срабатывании защиты от замерзания в режиме работы;
автоматическое подключение контура регулирования и открытие приемного клапана наружного воздуха при включении вентилятора;
сигнализацию опасности замерзания воздухоподогревателя;
сигнализацию нормальной работы приточной камеры в автоматическом режиме и подготовки к пуску.
В приточных вентиляционных установках обычно принято качественное регулирование параметров внутреннего воздуха. При таком регулировании количество подаваемого воздуха остается постоянным.
Поддержание внутренней температуры достигается только качественным изменением параметров приточного воздуха, то есть большим или меньшим подогревом наружного воздуха в калориферах.
Применение качественного регулирования вызвано необходимостью поддержания положительного воздушного баланса в здании и нужного разряжения в отдельных помещениях, а также наличие токсических вредностей, выделяющихся обычно стабильно по времени.
Рассмотрим типовую приточную систему вентиляции с регулированием температуры приточного воздуха в помещении путём изменения подачи теплоносителя в воздухонагреватель.
Подаваемый свежий воздух очищается от пыли, нагревается до требуемой температуры внутреннего воздуха, и подается в помещение.
В состав приточной системы вентиляции входят:
наружная решетка;
клапан, регулирующий приток наружного воздуха;
фильтр;
калорифер;
вентилятор;
шумоглушитель;
воздуховоды для распределения воздуха по помещениям;
распределители воздуха (диффузоры, решетки);
система автоматики.
Функциональная схема автоматизации приточной системы вентиляции предусматривает (рис. 63).
1. Контроль работоспособности фильтра с помощью дифманометра, поз. 1, по перепаду давлений до и после фильтра.
2. Защита калорифера от замерзания. Когда температура воды в обратном трубопроводе снижается ниже 20°С, сигнал от датчика температуры (поз.2а) поступает на температурное реле (поз. 2б).
При данной температуре обратного теплоносителя происходит остановка вентилятора через пусковую аппаратуру (поз. 2в, 2г), закрывается сблокированный с ним клапан наружного воздуха, поз. 2е, и полностью открывается двухходовой клапан (поз. 2д) для максимального увеличения расхода теплоносителя.
Таким образом, движение холодного воздуха прекращается, а циркуляция теплоносителя через калорифер продолжается. Вследствие отсутствия теплосъема, температура охлажденного теплоносителя начинает повышаться. При достижении температуры теплоносителя 50°С (заводская настройка регулятора) вентилятор включается, клапан наружного воздуха открывается, и работа воздухонагревателя возобновляется.
3. Регулирование температуры приточного воздуха осуществляется регулятором температуры (поз. 3в) по сигналам от датчиков температуры наружного воздуха, поз.3а, и датчика внутреннего (приточного) воздуха, установленного в воздуховоде (поз. 3б) или непосредственно в помещении (поз. 3б’), путем изменения подачи теплоносителя в воздухонагреватель с помощью двухходового клапана с электроприводом, поз. 2д.
Предусмотрена также защита попадания в помещение наружного воздуха при выключенной системе вентиляции и для предотвращения попадания холодного воздуха и снега зимой.
4. Автоматическое включение резервного насоса при аварийной остановке рабочего. На нагнетательной линии после насосов устанавливают позиционный регулятор давления поз. 4б, настроенный на номинальное давление системы и работающий совместно с датчиком давления, поз. 4а. При остановке рабочего насоса давление теплоносителя снижается, срабатывает регулятор давления, выключается магнитный пускатель электродвигателя насоса, поз. 4в-1. Одновременно с помощью того же регулятора давления включается магнитный пускатель резервного насоса, поз. 4в-2. Возможно также ручное управление насосами с помощью кнопок, поз. 4г-1, 4г-2.
5. Контроль давления воздуха в воздуховоде с помощью манометра, поз. 5.
6. Контроль температуры воздуха в воздуховоде после калорифера с помощью термометра, поз. 6.