Автоматизация вентиляционных систем: что это и какие задачи выполняет

Как работает автоматика вентиляции

Как функционирует автоматизация вентиляции? Работа проходит по заранее отработанному сценарию.

Принцип работы:

1. Датчики температуры и CO₂ постоянно передают данные контроллеру.
2. Контроллер отмечает, что значение CO₂ стало выше заданного.
3. Контроллер подает сигнал на ЧП (частотный преобразователь), который плавно увеличивает скорость вращения двигателя вентилятора. Подача свежего воздуха и удаление отработанного усиливаются.
4. Если система зональная, контроллер может открыть заслонку именно в том помещении, где находятся люди.
5. Одновременно датчик температуры передает, что приточный воздух слишком холодный (зимой). Контроллер дает команду открыть клапан на водяном калорифере или включить ступень электрического нагрева, чтобы подогреть воздух до нужной температуры. Летом он может включить охладитель.
6. Когда уровень CO₂ и температура приходят в норму, контроллер фиксирует это и отдает команду снизить скорость вентиляторов и уменьшить нагрев.

Автоматика постоянно следит за эффективностью рекуператора (теплообменника), при его наличии, чтобы не допустить его обмерзания зимой и максимально использовать утилизацию тепла.

Какие задачи выполняет автоматизация

Системы автоматизации выполняют комплекс задач по управлению климатическим оборудованием. Основной является поддержание программируемых параметров воздухообмена. Параметры задаются индивидуально для каждого объекта. Система обеспечивает стабильность технологических процессов. Оборудование создает комфортные условия для пребывания людей.

Функции:

• Непрерывный мониторинг состояния воздушной среды.
• Корректировка производительности вентиляционного оборудования.
• Управление работой воздушных клапанов и заслонок.
• Защита от запотевания оконных конструкций.
• Предотвращение образования плесени и грибка.
• Контроль уровня загрязнения воздушной среды помещений.
• Обеспечение удаленного управления через сетевые интерфейсы.
• Интеграция в системы управления умным зданием (BMS).

Эффективность зависит от корректной конфигурации аппаратно-программного комплекса. Рекомендуется использовать готовые комплекты с предустановленной автоматикой. Преимущества предустановленных комплексов — гарантированная совместимость компонентов, отсутствие ошибок монтажа, снижение пуско-наладочных расходов.

Автоматика для канальных нагревателей выполняет специализированные задачи. Комплексы оборудования осуществляют защитное отключение при достижении граничных температур. Происходит мониторинг уровня загрязнения теплообменника с выводом предупреждений. Система адаптирует режим работы под текущую нагрузку и количество людей в помещении.

Автоматизированный управляющий центр поддерживает бесперебойную работу вентиляционной сети. Оборудование функционирует по заранее заданным алгоритмам. Вмешательство персонала требуется только для планового технического обслуживания.

Состав оборудования систем автоматики

Подбор оборудования для автоматизация процесса вентиляции осуществляется на основе анализа площади обслуживаемого пространства и планировки сети воздуховодов.

Состав оборудования:

1. Измерительные приборы и преобразователи. Датчики выполняют функцию первичных измерительных преобразователей. Фиксируют изменения контролируемых физических параметров среды. Передают электрический сигнал на вход управляющего контроллера. Типы датчиков:

• Температурные датчики. Отвечают за мониторинг теплового режима. Монтаж производится в зонах, исключающих воздействие сквозняков, солнечного излучения, отопительных агрегатов. Накладные модели устанавливаются на поверхности трубопроводов. Канальные модели интегрируются внутрь воздуховодов.
• Датчики влажности. Измеряют массовую долю водяного пара в воздушной среде. Полученные данные преобразуются в аналоговый сигнал. Устройства требуют удаления от источников тепла и зон с повышенным влагосодержанием.
• Датчики давления. Выпускаются в виде реле и аналоговых преобразователей. Реле давления механически замыкают контакты при достижении уставки. Аналоговые преобразователи используют пьезоэлектрический эффект для формирования сигнала постоянного тока.

1. Исполнительные механизмы. Являются компонентами электропривода. Приводят в движение рабочие органы системы после получения команды от контроллера. Изменяют скорость вращения вентилятора, позиционируют воздушные заслонки, корректируют температуру теплоносителя. Стандартный перечень включает регулирующие клапаны, частотные преобразователи, электроприводы заслонок.
2. Регуляторы и контроллеры. Регуляторы осуществляют управление исполнительными механизмами на основе сигналов измерительных приборов.
3. Регуляторы температуры. Классифицируются на однофазные и трехфазные. Регулирование мощности происходит плавно или скачкообразно. Выбор модели зависит от номинальной мощности силового оборудования.
4. Регуляторы скорости. Управляют работой вентиляторов. Реализуют двухпозиционный алгоритм «Пуск/Стоп» или пропорциональное регулирование. Пропорциональное управление позволяет точно изменять скорость в рабочем диапазоне.

Координация работы всех регуляторов выполняется централизованно с панели управления шкафа автоматики.

Разновидности систем автоматизации

Реализация разновидностей автоматизации систем вентиляции выполняется посредством специализированных щитов управления (ЩУВ) и шкафов управления приточно-вытяжной вентиляцией (ШУ ПВВ). Конкретная конфигурация оборудования определяется инженерными задачами и требованиями технологического процесса.

Разновидности:

• Системы с контролем предельно допустимых концентраций (ПДК).    Данные системы непрерывно анализируют состав воздушной среды. Оборудование осуществляет мониторинг уровня запыленности. Производится контроль концентрации вредных паров и газов. Управляющий контроллер автоматически корректирует работу вентиляционного оборудования.
• Системы управления механическими параметрами оборудования. Комплексы отвечают за контроль и регулирование физических параметров работы агрегатов. Система управляет частотой вращения вентиляторов. Осуществляется мониторинг состояния приводной арматуры. Контролируется рабочее давление в воздуховодах. Осуществляется защита электродвигателей от перегрузок и перегрева.
• Системы с интегрированным управлением рекуператором. Автоматика этого типа оптимизирует работу теплообменного оборудования. Контроллер управляет режимом работы рекуперативного узла.

Выбор конкретной конфигурации зависит от нескольких факторов. Учитываются требования к поддержанию параметров микроклимата. Принимается во внимание специфика и назначение обслуживаемого помещения, категория взрывоопасности и пожарной опасности объекта. Уровень автоматизации определяется необходимостью интеграции в общую систему диспетчеризации здания.

Как работает автоматизация вытяжной и приточной вентиляции

Автоматизация систем вентиляции отвечает за управление климатическим оборудованием. В основе — программные контроллеры и измерительные приборы. Система функционирует автономно без постоянного вмешательства оператора. Основная задача — поддержание регламентированного воздухообмена. Дополнительная функция — предотвращение миграции запахов и опасных веществ в смежные помещения.

Функционирование системы основывается на работе комплекса технических средств.

В состав комплекса автоматизации вентиляционных систем вытяжной вентиляции входят следующие устройства:

1. исполнительные механизмы (вентиляторы, клапаны, регуляторы скорости);
2. измерительные приборы (датчики присутствия, влажности, загрязняющих веществ);
3. программируемый логический контроллер;
4. аппаратура управления и коммутации.

Работа системы реализуется по заданному алгоритму.

Принцип работы:

1. Датчик присутствия фиксирует вход человека в помещение.
2. Контроллер получает сигнал и формирует управляющие команды.
3. Исполняется открытие воздушного клапана на вытяжном канале.
4. Одновременно включается вытяжной вентилятор на номинальную скорость.
5. Датчик влажности непрерывно измеряет концентрацию водяных паров.
6. При превышении установленного порога влажности контроллер увеличивает скорость вращения вентилятора.
7. Датчик присутствия фиксирует отсутствие людей в зоне контроля.
8. Контроллер продолжает работу системы вентиляции на заданный временной интервал.
9. По истечении таймера система переходит в режим пониженного энергопотребления.

Внедрение автоматического управления позволяет поддерживать нормативные параметры микроклимата без участия оператора. Исключается вероятность образования застойных зон. Снижается риск развития плесени и коррозионных процессов. Оптимизируется энергопотребление оборудования. Сокращается эксплуатационный ресурс механических компонентов системы.

Автоматическое управление приточной вентиляцией — комплекс технических решений для поддержания заданных параметров воздушной среды.

Принцип функционирования автоматизированной системы:

1. Работа системы основана на взаимодействии сенсоров, контроллера и исполнительных механизмов.
2. Датчики непрерывно измеряют ключевые параметры воздуха.
3. Контроллер обрабатывает поступающие сигналы по заданным алгоритмам.
4. Формируются управляющие команды для исполнительных устройств.
5. Осуществляется корректировка режима работы вентиляционного оборудования.

При повышении концентрации CO2 выше установленного порога контроллер инициирует усиление воздухообмена. Подается команда на увеличение оборотов вентилятора и открытие наружной воздушной заслонки. Поток наружного воздуха направляется в секцию подготовки.

Воздушная масса последовательно проходит через фильтры, секции тепловой и влажностной обработки. Параметры воздуха доводятся до заданных значений. Контроллер регулирует мощность калорифера или охладителя на основе показаний датчиков температуры.

При совпадении температуры наружного воздуха с требуемой температурой притока активируется режим свободного охлаждения (фрикулинг). Осуществляется подача наружного воздуха без задействования систем теплоподготовки.

Преимущества внедрения автоматизации

Среди ключевых преимуществ автоматизации вентиляции — снижение эксплуатационных расходов, сокращение энергопотребления и увеличение ресурса оборудования. Автоматическое регулирование отвечает за оптимизацию режимов работы климатической техники.

Достигается это за счет применения следующих мер:

• Плавное изменение производительности вентиляторных установок вместо работы по принципу включения-выключения.
• Активное использование рекуператоров для утилизации тепловой энергии вытяжных воздушных потоков.
• Снижение температуры приточного воздуха в нерабочие периоды — ночные часы, выходные и праздничные дни.
• Исключение возможности одновременной активации калориферов и чиллеров.
• Автоматический переход на режим естественной вентиляции при благоприятных климатических условиях.

Реализация указанных функций позволяет сократить энергозатраты на обслуживание системы вентиляции на 30–70%. Снижается углеродный след объекта, повышается класс энергетической эффективности.

Интеграция автоматизации вентиляции с другими инженерными системами здания

Автоматизированное управление вентиляцией функционирует как компонент единого инженерного комплекса. Эффективность работы определяется степенью интеграции с системами отопления, кондиционирования, электроснабжения, освещения и безопасности. Результатом является комплексная оптимизация микроклиматических параметров и энергопотребления.

Вентиляция, отопление и кондиционирование — единый климатический комплекс. Оборудование часто использует общую инфраструктуру — воздуховоды, теплообменные аппараты, насосные станции, трубопроводы. Интеграция систем управления предотвращает конфликт режимов работы и поддерживает их согласованное функционирование.

Алгоритмы автоматического управления анализируют показания датчиков температуры наружного воздуха. На основе этих данных выбирается оптимальный режим подготовки приточного воздуха. В холодный период осуществляется подогрев приточного воздуха за счет теплоносителя системы отопления. В теплый период используется охлаждение посредством чиллера или центрального кондиционера.

Интеграция с системой диспетчеризации электроснабжения решает задачи энергосбережения. Автоматика вентиляции получает данные о текущей стоимости электроэнергии и пиковых нагрузках. Оборудование переводится в экономичный режим работы в периоды максимальных тарифов. Снижается общая нагрузка на электрическую сеть здания.

Заключение

Комплексная интеграция автоматизации вентиляции с другими инженерными системами является обязательным требованием. Реализация обеспечивает создание комфортной и безопасной среды. Достигается значительное снижение эксплуатационных расходов и энергопотребления объекта. Повышается общая надежность и долговечность инженерной инфраструктуры здания.

Вопрос — ответ

Для чего нужно автоматизировать вентиляционную систему?

Автоматизированная система регулирует работу вентиляторов и нагревателей/охладителей в зависимости от фактической потребности в вентиляции. Это позволяет избежать избыточной работы оборудования и значительно снижает энергозатраты. Автоматика поддерживает заданные параметры температуры, влажности и концентрации CO2 в помещении. Она автоматически реагирует на изменения внешних условий и внутренних тепловыделений.

Для каких объектов необходимо автоматизировать систему вентиляции?

Автоматизация требуется для всех объектов, где важно поддерживать микроклиматические показатели в определенном диапазоне. К таким объектам относятся офисные здания и бизнес-центры, торговые центры и магазины, промышленные предприятия, медицинские учреждения, учебные заведения, общепит, спортивные комплексы и бассейны, серверные и многое другое.

Какие основные компоненты входят в систему автоматизации вентиляции?

Среди основных компонентов, которые необходимы для функционировании автоматики — датчики и сенсоры, которые отвечают за измерение контролируемых параметров. Также сюда относятся исполнительные механизмы, которые непосредственно воздействуют на работу вентиляционной установки. Контроллер — программируемое логическое устройство. Получает информацию от всех датчиков. Обрабатывает данные по заданным алгоритмам. Формирует управляющие команды для исполнительных механизмов.

Можно ли интегрировать систему автоматизации вентиляции с другими инженерными системами?

Да. Результатом совместной работы становится оптимизация микроклиматических параметров и энергопотребления. Оборудование используют общую инфраструктуру.