Требования к системам автоматики вентиляции и кондиционирования

К защитным функциям относятся:

• защита водяного калорифера от замораживания;
• защита при выходе из строя вентиляторов или привода вентилятора;
• защита при повышении перепада давления на фильтрах (засорение фильтров);
• защита холодильной машины при отклонении от допустимых значений питающего напряжения, давлений, температур, токов;
• защита электрокалорифера от перегрева и сгорания.

Общие требования, предъявляемые к системам автоматизации

Требования к системам автоматизации условно можно разделить на три группы:

• общие требования для всех систем автоматизации;
• требования, учитывающие специфику СКВ;
• требования к системам автоматизации, определяемые конкретной СКВ.

Общие требования для всех систем автоматизации, независимо от объекта управления, определяются рядом общегосударственных, нормативных документов. Главным из них являются: ДСТУ БА 2.4.-3-95 (ГОСТ 21.4.08-93), СНиП 3.05.07.85 «Системы автоматизации», «Правила устройства электроустановок (ПУЭ)» и ДНАОП 0.00-1.32-01. В ДСТУ БА 2.4.-3-95 (ГОСТ 21.4.0893) изложены нормы и правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов. Сборник норм и правил СНиП 3.05.07- 85 определяет порядок и правила выполнения всех работ, связанных с производством, монтажом и наладкой систем автоматизации технологических процессов и инженерного оборудования.

В ПУЭ даны определения и общие указания по устройству электроустановок, выбору проводников и электрических аппаратов по способу их защиты. В ДНАОП 0.00-1.32-01 приведены правила устройств электрооборудования специальных установок, в т. ч. в разделах 2 и 3 — электрооборудования жилых, общественных, административных, спортивных и культурно-зрелищных зданий и сооружений, т. е. объектов, где установка СКВ обязательна. К отдельным положениям этих документов мы будем обращаться в разделах, посвященных технической документации, монтажу и наладке систем автоматики.

Требования, учитывающие специфику СКВ

Эти требования в общем виде представлены в разделе 9. СНиП 2.04.05- 91У «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и регламентируют объем обязательных функций систем автоматизации: измерения, регулирования, сигнализации, автоматических блокировок и защиты технологического оборудования и т. п.

Автоматическое регулирование параметров обязательно для воздушного отопления, приточной и вытяжной вентиляции, работающей с переменным расходом, переменной смесью наружного и рециркуляционного воздуха и тепловой мощности калориферов 50 кВти более, а также кондиционирования, холодоснабжения и местного доувлажнения воздуха в помещениях.

Основные контролируемые параметры СКВ:

• температура воздуха и теплоносителя (холодоносителя) на входе и на выходе устройств;
• температура наружного воздуха и в контрольных точках помещения;
• давление тепло- и холодоносителя до и после устройств, где давление изменяет свое значение;
• расход теплоты, потребляемой системы отопления и вентиляции;
• давление (разность давлений) воздуха в СКВ с фильтрами и теплоутилизаторами  по требованию технических условий на оборудование или по условию эксплуатации.

Необходимость дистанционного контроля и регистрации основных параметров определяется технологическими требованиями.

Датчики следует размещать в характерных точках в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения, в местах, где они не подвергаются влиянию нагретых или охлажденных поверхностей или струй приточного воздуха. Допускается установка датчиков в воздуховодах, если параметры в них не отличаются от параметров воздуха в помещении или отличаются на постоянную величину. Если отсутствуют специальные технологические требования к точности, то точность поддержания в точках установки датчиков должна быть ±1 °С по температуре и ±7 % по относительной влажности. В случае применения местных кондиционеров-доводчиков с индивидуальными регуляторами прямого действия точность поддержания температуры ±2 °С.

Автоматическое блокирование предусматривается в:

• системах с переменным расходом наружного и приточного воздуха дляобеспечения минимально допустимой подачи воздуха;
• теплообменниках первого подогрева и рекуператорах для предотвращения их замораживания;
• контурах воздухообмена, циркуляции теплоносителя и хладагента для защиты теплообменников, ТЭН, компрессоров и др.;
• системах противопожарной защиты и отключения оборудования в аварийных ситуациях.

Причиной возможного замерзания воды в трубах является ламинарное движение воды при отрицательной температуре наружного воздуха и переохлаждении воды в аппарате. При диаметре трубки теплообменника dтр = 2,2 см и скорости воды меньшей 0,1 м/с скорость воды у стенки практически равна нулю. Вследствие малого термического сопротивления трубки температура воды у стенки приближается к температуре наружного воздуха. Особенно подвержена замерзанию вода в первом ряду трубок со стороны потока наружного воздуха.

Выделим три основных фактора, способствующих замерзанию воды:

• ошибки, допущенные при проектировании и связанные с завышенной поверхностью нагрева, обвязкой по теплоносителю и способом управления;
• превышение температуры горячей воды и, как следствие, резкое снижение скорости движения воды, из-за чего создается опасность замерзания воды в теплообменнике;
• перетекание холодного воздуха из-за негерметичности клапана наружного воздуха и при полном закрытии плунжера водяного клапана.

Обычно защита от замерзания теплообменников выполняется на базе двухпозиционных регуляторов с датчиками температуры перед аппаратом и в обратном трубопроводе воды. Опасность замораживания прогнозируют по температуре воздуха перед аппаратом (tн < 3 °С) и одновременным понижении температуры обратной воды, например, twmin < 15 °С. При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор. В нерабочее время клапан остается приоткрытым (5-25 %) при закрытой заслонке наружного воздуха. Приведенные выше регламентированные функции автоматики СКВ не исчерпывают всех особенностей процесса и оборудования воздухообработки.

Практика наладки и эксплуатации таких систем показала необходимость выполнения еще целого ряда требований. Здесь следует, прежде всего, остановиться на обязательном прогреве воздухонагревателя первого прогрева перед пуском двигателя приточного вентилятора и соблюдении последовательности включения и останова рабочего оборудования системы. На рис. 1.13 показан типовой график включения и выключения аппаратов и устройств приточновытяжной системы. Первым полностью открывается клапан калорифера, после его прогрева в течение 120 с подается команда на открытие воздушных заслонок, еще через 40 с включается вытяжной вентилятор и только при полностью открытых заслонках — приточный вентилятор. Кроме того, должен быть предусмотрен индивидуальный пуск оборудования, которое необходимо включать при наладке и профилактических работах.

                        

Требования, определяемые конкретными объектами

Эти требования формулируются на основе алгоритмов функционирования и управления СКВ. При этом выбор алгоритма управления определяется двумя основными качествами: точностью и экономичностью управления. Первое качество определяет выбор оптимального закона управления, второe — оптимальной программы управления. Другие показатели, такие как надежность,стоимость и т. д. накладываются как ограничения на выбранный критерий оптимальности первых двух факторов. И если определение оптимального закона управления производится специалистом по автоматизации, то определение оптимальной программы управления должно вестись совместно специалистами по кондиционированию и вентиляции и специалистами по автоматизации. При таком подходе учитываются как требования к системе автоматизации, так и к автоматизируемому объекту. На практике более распространено раздельное проектирование с выдачей технического задания или исходных данных на автоматизацию.

В этих документах обычно оговаривается:

• диапазон изменения возмущающих воздействий;
• заданные параметры состояния воздуха и требования к точности их поддержания;
• требования к поддержанию параметров воздуха в обслуживаемых помещениях в нерабочее время;
• функциональная схема объекта с техническими характеристиками выбранных аппаратов и устройств тепловлажностной обработки воздуха;
• данные о расчетных максимальных и минимальных тепловлажностных нагрузках объекта, режимах тепловлагообработки воздуха и условия перехода от одного режима к другому;
• графики или диапазоны изменения нагрузок на протяжении суток, рабочей недели, месяца и т.п.

Эти данные необходимы для реализации программного управления СКВ в указанные периоды с целью экономии электроэнергии, затрат тепла и холода. На основании описанных требований и исходных данных производится выбор технических средств автоматики и разрабатывается техническая документация на систему автоматизации.