Автоматизація вентиляції і кондиціонування

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 9.

 

9. АВТОМАТИЗАЦІЯ  СИСТЕМ КОНДИЦІЮВАННЯ ПОВІТРЯ.

 

9.1. Технологічні  основи систем  кондиціювання  повітря.

9.2. Автоматизація  систем кондиціювання повітря.

9.3. Принципи  і методи регулювання вологості  в СКП.

9.4. Управління  кондиціонером по температурі  точки роси.

9.5.Комфортні  водо-повітряні кондиціонери з  неавтономними доводчиками.

9.6.Автоматизація  холодильних установок.

9.7. Автоматизація  пристроїв утилізації викидного тепла.

9.8. Автоматизація  автономних кондиціонерів.

9.1Технологічні  основи систем  кондиціювання 

повітря.

Системи кондиціювання  повітря (СКП) призначені для створення  і автоматичного підтримання  необхідних параметрів повітря (температури, відносної вологості, чистоти, швидкості руху і т. п.) в приміщеннях. В залежності від призначення системи кондиціювання діляться на технологічні, що забезпечують стан повітряного середовища, котрий відповідає вимогам технологічного процесу, і комфортні, що створюють сприятливі умови для людини. За конструкцією кондиціонери поділяють на секційні і агрегатні.

В залежності від  наявності пристроїв для отримання  тепла і холоду кондиціонери ділять на автономні і неавтономні. До автономних кондиціонерів ззовні підводиться тільки електроенергія. Для забезпечення роботи неавтономних кондиціонерів ззовні необхідно підвести тепло- і холодо- носії, електроенергію для приводу в рух двигунів вентиляторів і помп.

Відомо декілька систем кондиціювання повітря: прямоточні, з частковою рециркуляцією, однозонні, багатозонні, з ежекційними доводчиками і т. п.

 

9.2. Автоматизація систем  кондиціювання повітря.

Прямоточні  системи кондиціювання повітря  застосовують для тих приміщень, в котрих присутні такі технологічні процеси, при протіканні яких виділяються шкідливі для здоров’я людини і протікання наступних і попередніх стадій технологічного процесу речовини.

Системи кондиціювання  повітря з частковою рециркуляцією  застосовують в тих випадках, коли в кондиціонованих приміщеннях  не виділяються шкідливі для здоров’я людини речовини. Застосування рециркуляції дозволяє знизити витрату тепла  і холоду на нагріваня в холодний період року і охолодження в теплий період.

Системи кондиціювання  повітря з рециркуляцією діляться на наступні види:

-системи з  постійною рециркуляцією (в кондиціонер  поступає постійна кількість  повітря);

-системи з  перемінною рециркуляцією (кількість рециркульованого повітря змінюється);

-система з  першою рециркуляцією (рециркульоване  повітря поступає в кондиціонер  до повітряохолоджувача);

-система з  другою рециркуляцією (рециркульоване  повітря поступає в кондиціонер  після повітряохолоджувача);

-одновентиляторна (рециркульоване повітря всмоктується  з приміщення одним приточним  вентилятором);

-двохвентиляторна (рециркульоване повітря всмоктується  з приміщення окремим приточним  вентилятором).

Розробка схем автоматизації СКП базується  на аналізі його роботи напротязі всього року. Аналіз проводять  аналітичним шляхом, або графічним методом зі застосуванням I-d діаграм (після вибору схеми обробки повітря в розрахункових зимових і літніх умовах).

При автоматизації  процесу регулювання кожного  контуру можливі різні вирішення схем. Вибір схеми визначається динамічними властивостями системи і вимогами що ставляться до точності регулювання, швидкодії та інших технологічних вимог.

Для систем кондиціювання  повітря різного призначення  ці вимоги значно відрізняються. Наприклад для комфортного регулювання, допустимі коливання-

t_п до±1...1,5^°С, j_п до ±10%; для технологічного регулювання- t_п до±0,5...1^°С,      j_п до ±5%; для спеціальних систем- t_п до±0,1^°С, j_п до ±2%. Регулювання систем кондиціювання здійснюється напротязі всього періоду експлуатації.

Регулювання температури  повітря в кондиціонованих приміщеннях  здійснюється при допомозі одного з  трьох методів: якісного, кількісного  або кількісно-якісного.

Регулювання температури  повітря шляхом зміни параметрів приточного повітря називається якісним. Зміна параметрів приточного повітря найчастіше здійснюється зміною теплопродуктивності калорифера другого підігріву кондиціонера.

Регулювання температури  шляхом зміни кількості повітря, що подається в приміщення - називається кількісним.

Кількісно-якісний  метод регулювання застосовують в тих випадках, коли при допомозі тільки одного кількісного методу не можливо забезпечити підтримання  потрібних параметрів повітря в  приміщенні. Процес регулювання здійснюється в наступному порядку: при пониженні температури всередині приміщення спочатку зменшується витрата приточного повітря  до розрахованої межі. Якщо температура продовжує знижуватись, відкривають регулюючий клапан калорифера другого підігріву, збільшуючи тим самим температуру приточного повітря. При підвищенні температури повітря в приміщенні першим прикривається  регулюючий клапан калорифера другого підігріву, а далі збільшується подача вентилятора кондиціонера.

 

9.3. Принципи  і методи регулювання вологості  в СКП.

Розрізняють два  основних принципи регулювання вологості - прямий і непрямий. Їх застосування залежить від характеру вологовиділень в об’єкті регулювання. При нерегулярних вологовиділеннях за невідомою закономірністю давач регулятора необхідно встановлювати безпосередньо в кондиціонованому приміщенні для вимірювання відносної вологості повітря-прнцип прямого регулювання вологості. Принцип непрямого регулювання вологості використовується при малих вологовиділеннях і відомих законах іх появи.В такому випадку  вимірюється не відносна вологість j, а точка роси q_р після камери зрошення або вентилятора. Сьогодні цей принцип набув широкого застосування, хоча точність підтримання j в приміщенні нижча ніж при прямому регулюванні.

Відомі декілька способів регулювання відносної вологості j і точки роси q_р які показанні на рис.9.1.а-г. По схемі а) вода в камеру зволоження поступає з підігрівача, спупінь нагріву змінюється зміною витрати первинного теплоносія  регулюючим вентилем y₁. На схемі рис.9.1.б керуючий вентиль y₂ змішує у відповідній пропорції холодну і зворотню воду, котра подається в камеру зрошення. Регулювання змішуванням сухого і зволоженого повітря рис.9.1.в здійснюється шляхом прикриття-відкриття або одної заслінки РО1 або одночасно двох заслінок РО1 і РО2, які змінюють співвідношення витрат потоків повітря. Паровий зволожувач показаний на схемі рис.9.1.г. Цей зволожувач працює за принципом барботажу. Регулююча дія y₄ прикладена до схеми керування потужності електронагрівача, який змінює точку роси повітря.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.4. Управління  кондиціонером по температурі  точки роси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повітря в кондиціонері послідовно проходить обробку в  калорифері 2 першого підігріву рис.2, зрошувальній камері 3 і калорифері 4 другого підігріву. Стабілізація температури і відносної вологості здійснюється по температурі точки роси в два етапи. На першому етапі шляхом відповідної обробки повітря досягається точка роси (точка 3), далі повітря нагрівається до такої температури (точка 4) щоб при подачі його в приміщення забезпечувалась задана температура (точка 5). Реалізується цей метод наступним чином.

В холодний період регулятор поз.2-2 діє на клапан 2-6 теплоносія калорифера 2 таким чином, щоб повітря нагрілось (пряма1-2) до температури, що характеризується точкою 2. В зрошувальній камері повітря адіабатично охолоджується і зрошується (пряма 2-3) до точки роси. В теплий період року постійна температура точки роси підтримується регулятором шляхом зміни витрати холодної води клапаном поз. 2-4, що подається в зрошувальну камеру (калорифер 2 не працює). Проходить процес охолодження і насичення вологою повітря (пряма 1-3). Таким чином, незалежно від початкових значень зовнішнє повітря після зрошення завжди мають одні і ті ж параметри, що характеризуються точкою 3. В калорифері 4 повітря нагрівається до визначеної температури в результаті зміни витрати теплоносія (точка 4). Задана температура повітря в приміщенні підтримується регулятором поз.1-2. Недоліком описаного методу є його неекономічність при значеннях параметрів зовнішнього повітря, характерних для точки 4.

9.5. Комфортні  водо-повітряні кондиціонери з  неавтономними доводчиками.

Розтлянемо  варіанти ФСА комфортного  кондиціонера з неавтономними доводчиками рис.9.3 . Давач ТЕ(1) регулятора ТС(1) в залежності від температури зовнішнього повітря  q^л_з закриває влітку при високій температурі заслінкиY1 iY3 відкриваючи спарену з ними Y2. Аналогічно діє давач ТЕ(2) при низьких зимових температурах q^з_з. В схемі передбачене непряме регулювання вологості по точці роси .q_р давачем ТЕ(3), котрий діє на регулюючий клапан Y5 поверхневого охолоджувача О і Y4 підігрівача П1. При безпосередньому, коли функцію охолоджувача виконує випарник холодильної машини, доцільніше скеровувати регулюючу дію на терморегулюючий клапан холодильної машини Y7. Якщо регулюється відносна вологість повітря в приміщенні то на камеру зволоження впливають застосовуючи одну зі схем  рис.11.1., а при переході за верхню границю вологості  j_max обмежувач МС(1) включає насос Н. Термостат ТС(2) забезпечує постійну температуру приточного повітря q_п (15…18°С) дією на клапан Y6підігрівача П2. Реле температури  TS здійснює захист підігрівача П1 від замерзання теплоносія. Повітря з розрахунковою температурою поступає в доводчики Д1…ДN , під’єднані до магістралей тепло- і холодоносія Т і Х, котрі перемикаються на зимовий або літній режими  регулятором ТС(5). Температура теплоносія підтримується регулятором ТС(4) в залежності від температури зовнішнього повітря q_з. В приміщенні може бути встановлений кімнатний індивідуальний регулятор ТС(3), що змінює тепло- і холодові

 

9.6.Автоматизація  холодильних установок.                                            Автоматизація холодильних установок машинного охолодження передбачає особливі вимоги до основного технологічного обладнання СКП і технологічної схеми пристрою на рахунок надійності, забезпечення автоматичного захисту агрегатів і зниження ймовірності появи аварійного режиму. Головними регульованими параметрами є температура, тиск, рівень і витрата холодильного агенту,що впливають на основний якісний параметр установки-холодопродуктивність. Методи керування холодопродуктивністю встановлюються функціональною залежністю Q₀=l₀g_vV_k, де l₀₌f(p_k/p₀)- коефіцієнт наповнення; p_k і p₀ –тиск конденсації і випарювання; g_v –питома холодопродуктивність; V_k –об’ємна подача компресора. В загальному випадку для поршневих машин V_k=Fsnkz, де F-січення циліндрів; s-хід поршня; n- частота обертів приводу; k-кратність дії; z-число циліндрів.ддачу теплообмінника доводчика.

Лопаточні турбокомпресори  керуються автоматичним поворотом  направляючого апарату або дроселюванням  на всмоктуванні ізодромними регуляторами. Пароежекторні установки регулюються  шляхом дії на насоси холодоносія і конденсаторної води, і підтримування рівня у випаровувачі, і регулювання головних і допоміжних ежекторів. Регулювання рівня у випаровувачах необхідне для запобігання закидування холодоагенту в компресор, котрий працює в режимі сухого або парового ходу.

Регулювання тепловикористовуючих абсорбційних установок , що працюють на бінарних  бромолітієвих і  водоаміачних сумішах здійснюється шляхом зміни підведення тепла або  зміни потужності електропідігрівача. В малих одновипарювальних установках регулювання виконується позиційно-пуском-зупинкою компресора, в багатовипарювальних і потужних знаходять примінення алгоритми імпульсного і плавного регулювання. Імпульс регулятори дістають від датчиків температури, що встановлені в приміщенні або на поверхні теплообмінника, або від датчика тиску кипіння холодоагента. Керування установками безмашинного охолодження здійснюється дросельним регулюванням і дією на подачу насосів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розглянемо  приклад автоматизації компресорної хладонової холодильної машини  типу ХМ-ФУ40 середньої холодопродуктивності  в котрій холодоносієм  є вода рис.11.4 .

Технологічна  схема має випарювач 1, теплообмінники 2, ресивер3 і агрегат, котрий складається, з конденсатора 4, компресора 5 з електродвигуном 6. При допомозі позиційних регуляторів тиску PS(1) i PS(2) компресор відключається при умові перевищення тиску хладону р_н на лінії нагнітання і пониженні тиску р_в  на лінії всмоктування. Реле PDS(3) контролює перепади тиску в системі змащування підшипників компресора. Для захисту випарювача від замерзання води використовується позиційний регулятор TS(4), давач котрого ТЕ(3) встановлений на трубопроводі після випарювача або в проміжному баку охолодженої і настроєний на температуру 1…3°С. При пониженні температури води нижче встановленого значення проміжне реле відключає компресор. Оскільки регулятор TS(4), внаслідок інерційності системи, може прореагувати з деяким запізненням, навіть при замерзанні води, додатково встановлено дублююче реле витрати FS(5) котре при зменшенні витрати води до критичного значення зупиняє компресор. Терморегулятор ТС(6) підтримує задану температуру у випарювачі 1, збільшуючи чи зменшуючи подачу хладону при допомозі електромагнітного клапану YА, котрий включається в схему автоматизації холодильної машини при стабілізації температури води. Система сигналізації повідомляє обслуговуючий персонал про відхилення контрольованого параметру від норми звуковим чи світловим сигналом. Якщо компресор зупинився, то через невеликий проміжок часу  система керування зупинить насоси оборотного водопостачання. Конструкція установки або схема захисту повинна передбачити також запобіжні клапани на елементах що працюють під тиском.