Автоматика для вентиляции

Любая, даже самая примитивная принудительная вентиляция может нуждаться в автоматике. Простейшее управление такой системой ранее применялось, например, в системах дымооотведения. Срабатывали они от сигнала, полученного с датчика задымления, что приводило к включению вентиляторов и открыванию задвижек, которые в штатном состоянии находятся в закрытом положении. С развитием климатических систем и управление вентиляцией претерпело изменения, стало более сложным, и даже иногда для построения таких управляющих систем используются микропроцессорные схемы.

В современной вентиляционной системе иногда бывает такое количество ходов, что уже одними ими управлять для того, чтобы обеспечить проветривание конкретных помещений, становится не так просто. Если же речь о системе кондиционирования, то в неё входят далеко не только вентиляторы, трубы и заслонки. Современная система центрального кондиционирования может включать:

• силовые установки;
• теплообменные узлы;
• калориферы;
• каналы;
• датчики и т.д.

Всем этим управляет единая система, так как именно слаженная работа всегда этого оборудования позволяет установить в разных помещениях должный режим проветривания и поддержания комфортной температуры. Но каждый блок управления немыслим ещё без некоторых вещей:

• индикации состояния объектов;
• возможности ручного управления с пульта;
• систем защиты для каждого блока с выводом информации на центральный пульт.

Индикация состояния объектов

Сложная климатическая система должна быть управляема двояко – и с пульта, и в автоматическом режиме. Для того, чтобы человек, следящий за работой этой системы могут принять решение о переходе на ручное управление, он должен заметить, что автоматика где-то не справилась со своей задачей, и скорректировать её работу. Для этого обязательно нужно иметь представление о том, что делается в каждом из помещений и на каждом из узлов системы. Для этого и нужна индикация, которая будет показывать все параметры объекта:

• температурный режим в помещении;
• исправность узла системы;
• аварийное и предаварийное состояние узла или участка системы.

Если можно показать предаварийное состояние, то это позволяет осуществлять мониторинг более качественно и принимать решения вовремя, пока не случилась авария. Иногда достаточно, допустим, снизить обороты вентилятора, чтобы аварийная ситуация сменилась нормальной работой.

Ручное управление

Иногда вентиляционной системе приходится работать в таком режиме, который не был предусмотрен изначально. Например, если в воздухе на улице присутствует задымление от лесных пожаров, происходящих в нескольких километрах, эта ситуация человеком не рассматривается как форс-мажор. В то же время в системе может сработать датчик дыма и включить пожарную сигнализацию вместе с системой дымоудаления. Если здание оборудовано системой пожаротушения, то это может привести даже к её срабатыванию. Но на самом деле требуется только фильтровать воздух, доводить его до нужной температуры и продувать им помещения. В этой ситуации придётся перевести климатическую систему с автоматического на ручное управление и выставить необходимые параметры. Понятно, что при этом придётся осуществлять её постоянный или частый периодический мониторинг.

Защитные системы

Автоматическое управление вентиляцией немыслимо без систем защиты. При этом защита может срабатывать как при выходе из режима или вообще из строя какого-либо элемента, чтобы предотвратить дальнейшее его разрушение, так и при выходе из-под контроля параметров в помещении. Иначе говоря, если потеряна обратная связь с датчиками, влажности, температуры, дыма и т.д., то и в такой ситуации может сработать защита.

Также защита должна быть от… выхода устройств защитного отключения из строя. Если прибор или узел не может выдавать на пульт информацию о своей неисправности, то и это тоже должно отображаться при помощи определённой индикации. Тогда осуществляющий мониторинг оператор будет уделять повышенное внимание этому узлу, вплоть до визуального осмотра с требуемой периодичностью.

Что такое анализатор данных

Система поддержания климата в помещении состоит, в том числе, из большого числа датчиков, обеспечивающих обратную связь с каждым из работающих элементов и с помещениями. По сигналам с этих датчиков можно понять, что и где в данный момент происходит в системе. Но чтобы поддерживать и задавать нужные параметры устройствам, требуется анализ всех сведений, поступивших с датчиков. Именно этим занимается анализатор данных – процессорное устройство. Оно работает согласно программе, которая в него заложена изначально. Эта программа позволяет выставить параметры и конфигурацию климатической системы, благодаря собственной гибкости. Поэтому блоки управления выпускаются в массовом порядке и уже на месте могут настраиваться на нужнее количество датчиков и устройств, которыми нужно управлять.

Анализаторы данных могут также отслеживать не только температуру помещений, но и погоду на улице. Это тоже немаловажный параметр, так как важно не допустить, например, попадания влаги или снега в вентиляционные каналы. Для этого нужно выдать сигнал на управление жалюзи и т.д.

Говоря о пожаре и задымлении, мы забыли про такой фактор, как мороз, с которым приходится сталкиваться намного чаще. Если в системе используется калорифер с водным теплоносителем, то он подвержен размораживанию. Поэтому к каждому калориферу, который соприкасается с морозным воздухом, должен идти в комплект термостат, и он, в свою очередь, тоже должен быть управляемым в автоматическом режиме. Так, он обязан включиться морозной ночью, когда температура падает ниже, чем критический уровень для калорифера.

Построение систем управления вентиляционным и климатическим оборудованием

Даже если использовать унифицированные блоки управления, а не разрабатывать их каждый раз с нуля, то нужно понимать, что сколько зданий, столько и схем разводки вентиляции и систем кондиционирования. Ведь даже в строениях одной и той же архитектуры могут быть выбраны разные виды кондиционеров, и тогда система будет уже иметь серьёзные отличия. Иначе говоря, такие системы по своей структуре уникальны, и основная задача при их построении состоит в том, чтобы подобрать нужные по мощности и производительности приборы.

Говоря о мощности, нужно отметить, что это не только электрическая мощность, которую потребляют приборы, и не только мощность, с которой выходит из каналов поток воздуха. В данном случае ещё используется такой параметр, как мощность контроллера или процессора, показывающий, сколько данных одновременно может обрабатывать система, сколько у неё есть параллельных входов и выходов для снятия информации с датчиков и для отправки управляющих сигналов на исполнительные устройства:

• приводы;
• вентиляторы;
• регуляторы и пр.

По каким группам подбирается аппаратура и узлы для автоматики

Нам важно знать, из каких именно узлов состоит наша система. Чтобы было легче разобраться, из чего именно она состоит, нужно поделить все составляющие на основные группы:

• собиратели информации;
• управляющие компоненты;
• исполнительные устройства.

К устройствам, собирающим информацию, относятся датчики и чувствительные приборы. Они способны воспринимать изменения в окружающей среде, преобразовывая эту информацию в определённые электрические сигналы. Такие датчики могут отслеживать температуру, давление воздуха, влажность, а также механическое смещение, растяжение, сжатие (тензодатчики), задымление, химический состав воздуха. Есть и такие приборы, которые реагируют на электрические параметры – силу тока, напряжение, мощность. Их применяют, например, чтобы обезопасить систему от коротких замыканий или перегрузок. А также имеются и датчики загрязнения фильтров. Они не могут чувствовать саму грязь, так как она бывает очень неоднородна по химическому составу, но зато они могут ощущать снижение воздушного потока через этот фильтр, о чём и сигнализируют.

Вторая группа как раз относится к анализаторам. Она не только обрабатывает сигналы, поступившие с датчиков, но и по их сочетанию может выдать управляющие сигналы на разные устройства. Это могут быть как регуляторы, так и оконечные исполнительные устройства. Регуляторы отличаются тем, что они сами управляют исполнительными устройствами. Регулятор может представлять собой либо цифровое, либо аналоговое устройство, но в системе встречаются нередко оба типа сразу, поэтому должна быть предусмотрена возможность управления и ими тоже.

Исполнительные устройства – это приводы, клапаны, регуляторы частоты вращения для вентиляторов и выключатели токовой отсечки. Привод может двигать жалюзи, закрывая или открывая их, вправлять перемещением задвижки или заслонки. Сервоприводы устанавливаются на вентили в водных магистралях обогрева.

Также в системах кондиционирования и вентиляции широко используются выключатели, которые мы привыкли называть «автоматами». Они срабатывают при перегрузке в электрических цепях. Такой автомат не нуждается во внешнем управлении и выключает цепь согласно её текущему состоянию. Тем не менее, с такого автомата нужно всё равно передавать информацию о его состоянии на центральный пульт. Только так у оператора будет полная картина того, что в данный момент происходит в какой части климатической системы, как ведут себя электрические цепи, теплообменники, калориферы и вентиляторы.