8. Автоматизация систем кондиционирования воздуха

8.1. Автоматизация секций кондиционеров

Регулирование и автоматизация работы вентиляторов. Регулирование работы вентиляторов связано с изменением их расхода. Как правило, расход вентилятора регулируется тремя видами устройств: дросселем, осевым направляющим аппаратом и изменением частоты вращения вала вентилятора.

В диапазоне отношений минимального расхода вентилятора к расчетному (глубине регулирования) от 1 до 0,95 допускается регулировать расход вентилятора дросселем. При более низких значениях глубины регулирования пользоваться дросселем неэкономично.

Применение осевого направляющего аппарата целесообразно при глубине регулирования от 1 до 0,5.

Лучшие результаты дает изменение частоты вращения вала, все чаще применяемое на практике и энергоэкономичное при любой глубине регулирования. Кроме того, этот вид регулирования может быть полностью автоматизирован.

Изменение частоты вращения вала с помощью частотного преобразователя, за счет изменения частоты электрического тока, наиболее эффективно. На практике, благодаря простоте технической реализации, применяется также параметрическое регулирование частоты вращения вала вентилятора изменением подводимого к двигателю напряжения при неизменной частоте (50 Гц). Однако такой способ автоматического регулирования параметров вентилятора менее экономичен, чем классическое частотное регулирование.

Скорость вентилятора может регулироваться путем изменения напряжения электропитания как ступенчато с помощью трансформаторов, так и плавно с помощью тиристорных регуляторов напряжения.

Однако следует иметь в виду, что регулирование частоты вращения вентилятора путем изменения напряжения возможно лишь на двигателях с высоким сопротивлением ротора, так как обычные асинхронные двигатели не могут регулироваться таким способом. Причина заключается в том, что при уменьшении напряжения частота вращения вначале существенно не изменяется, а при дальнейшем понижении резко падает. При регулировании частоты вращения изменением напряжения требуется использование термоконтактной защиты двигателя от перегрузок. Применение обычного реле перегрузки, контролирующего ток в двигателе, невозможно, так как при снижении напряжения есть вероятность превышения допустимой для номинального напряжения силы тока.

Кроме того, средства автоматики должны обеспечивать защиту, останавливающую работу вентилятора при закрытых приемных клапанах, так как в противном случае давление в кондиционере может оказаться больше предельно допустимого. С этой целью могут быть дополнительно установлены манометр с электроконтактом или предусмотрены специальные выключатели электропитания вентилятора.

Автоматизация воздушных клапанов. Во всех случаях - для открытия клапана при включении вентилятора и закрытия при выключении - электропривод приемного клапана блокируется с электродвигателем вентилятора.

В системах с рециркуляцией воздушные клапаны, установленные на вытяжном и рециркуляционном воздуховодах, работают в противофазе: при открытии клапана на рециркуляции клапан на вытяжке прикрывается.

Автоматизация воздушных фильтров. Автоматическое управление предполагает также блокировку клапанов в системах с вытяжными вентиляторами, при выключении которых клапан на вытяжном воздухе закрывается.

Для удобства эксплуатации воздушный фильтр оснащается показывающим дифманометром, измеряющим перепад давления до и после фильтра. Иногда дифманометр снабжается сигнальной лампочкой, включающейся, если аэродинамическое сопротивление фильтра превысит заданное уставкой (часто удвоенное первоначальное сопротивление). Данный сигнал может передаваться также на диспетчерский пульт управления.

При подборе размера фильтра следует учитывать, что при меньшей скорости воздуха не только увеличивается ресурс фильтра, но и снижаются его аэродинамическое сопротивление и в конечном итоге - электропотребление на привод вентиля.

Автоматизация воздухонагревателей. Безаварийной работе воздухонагревателя служит защита от замораживания, которая включает в себя циркуляционный насос, клапан с электроприводом на обратном трубопроводе теплоносителя, а также обратный клапан на перемычке (байпасе). Защита работает при положении «зима» переключателя на щите управления «зима/лето».

В рабочем режиме насос включен постоянно. Если в обратном трубопроводе датчиком температуры регистрируется понижение температуры теплоносителя ниже заданной величины (8-10 °С) или датчиком температуры воздушного потока за воздухонагревателем ниже заданной величины (6-10 °С), то выключаются приточный и вытяжной вентиляторы, закрывается воздухо-прием-ный клапан и открывается клапан для прохода теплоносителя. Одновременно передается сигнал «Опасность замерзания» на щит автоматизации или на диспетчерский пульт управления.

В нерабочем режиме насос работает только при температуре наружного воздуха, равной или ниже +3 °С (датчик температуры установлен до воздухоприемного клапана). При снижении температуры теплоносителя на выходе воздухонагревателя ниже заданной (например, 20-25 °С) полностью открывается клапан в линии теплоносителя и передается сигнал «Опасность замерзания».

Автоматизируют также регулирование теплопроизводительности воздухонагревателя. Для этого в помещении или в потоке вытяжного воздуха устанавливается датчик температуры, по сигналу которого клапан в линии теплоносителя открывается при снижении температуры ниже заданной.

Для контроля за работой насоса устанавливается показывающий дифманометр, измеряющий разность давлений теплоносителя до и после насоса.

Электрические воздухонагреватели обычно защищены от перегрева термовыключателем, отключающим элекропитание при повышении температуры оребрения выше 85-90 °С.

Для электрического воздухонагревателя может быть использована автоматика, позволяющая более просто (ступенчато или плавно) регулировать температуру выходящего воздуха. Имеется также возможность подключения таймера для поддержания более низких температур помещения в нерабочее время.

В системах кондиционирования с регулированием расхода воздуха необходимо обязательно предусматривать регулирование теплоподачи пропорционально расходу воздуха. Также необходимо предусматривать задержку выключения вентилятора на 3-5 мин после отключения электропитания нагревателя.

Автоматизация воздухоохладителей. Автоматика водяных теплообменников связана с регулированием холодопроизводительности воздухоохладителя. Так как он работает только в теплый период года, контур автоматики включается только при положении «лето» переключателя в щите управления «зима/лето».

На обратном трубопроводе хладоносителя устанавливается трехходовой клапан, позволяющий уменьшить расход хладоносителя через воздухоохладитель, перепуская часть его по байпасной линии в обратный трубопровод. Привод клапана открывает или прикрывает поступление жидкости через воздухоох-ладитель по команде от датчика температуры, установленного в приточном или вытяжном воздуховоде либо непосредственно в помещении.

Автоматизация пароувлажнителей. Встроенные электронные регуляторы контролируют необходимый уровень воды в подогревателе и согласуют потребляемую мощность с расходом пара и его температурой.

К регулятору пароувлажнителя, настроенному на необходимую влажность, подается сигнал от датчика влажности в вытяжном воздуховоде или в помещении и от датчика влажности в приточном воздуховоде, устанавливаемом для предотвращения конденсации в нем пара.

Автоматизация воздухо-воздушного теплоутилизатора. Современные теплоутилизаторы (теплообменники), как правило, оснащаются обводными каналами и имеют встроенную автоматику, обеспечивающую защиту от обмерзания теплопередающих пластин.

На входе в теплообменник и в обводной канал (байпас) устанавливаются воздушные клапаны, соединенные между собой таким образом, чтобы вход в теплообменник открывался при одновременном закрытии обводного клапана. Оба клапана управляются одним серводвигателем. На поверхностях теплопередающих пластин, обращенных в сторону вытяжного воздуха, размещено 3-4 термодатчика в наиболее подверженных замерзанию местах.

Первоначально воздушный клапан на входе в теплообменник полностью открыт, а на входе в байпас - закрыт. Через теплообменник проходит весь наружный воздух. При появлении льда регулятор размораживания по сигналу от термодатчиков начинает прикрывать вход в теплообменник и открывать вход в обвод наружного воздуха. Вследствие этого через теплообменник проходит меньше холодного воздуха и разделяющие потоки теплопередающие стенки больше нагреваются вытяжным воздухом.

Плавное регулирование предотвращает внезапное прохождение большого количества холодного воздуха по байпасному каналу и устанавливает такое положение клапанов, при котором не происходит обмерзание пластин.