POLITECHNIKA GDAŃSKA Automatyka chłodnicza Temat: Układy automatyki nowoczesnych central klimatyzacyjnych bez odzysku ciepła Jakub Ryń Katedra Techniki Cieplnej Systemy, Urządzenia Chłodnicze i Klimatyzacyjne
Układy automatyki nowoczesnych central klimatyzacyjnych bez odzysku ciepła Większość tradycyjnych układów automatycznej regulacji stosowanej w klimatyzacji oparta jest o analogowe regulatory elektroniczne. Dzięki wykorzystaniu do ich budowy nowoczesnych elementów elektronicznych, posiadają one dobre parametry techniczne i eksploatacyjne. Charakteryzują się dużą dokładnością i trwałością, wykazując elastyczność przy konstruowaniu różnorodnych układów regulacji. Dynamiczny rozwój elektroniki doprowadził do powstania technologii wytwarzania cyfrowych układów elektronicznych. Mikroprocesorowy system jest to uniwersalny zespół funkcjonalny, mogący realizować sekwencję operacji regulacji, sterowania i przetwarzania informacji, zgodnie z programem zapisanym w pamięci. W ostatnich latach stają się one coraz popularniejsze, ze względu na znaczne obniżenie ceny, przy olbrzymich możliwościach, których tradycyjne systemy nie posiadają. System ten pozwala na sterowanie procesem regulacji poprzez dynamiczne dostosowywanie nastaw regulacyjnych do aktualnych warunków, zapewniając wysoką dokładność regulacji, stabilność, monitorowanie parametrów, optymalizację zużycia energii, nieprzerwaną kontrolę działania i autodiagnostykę awarii. Analogowe układy automatyki Centrala klimatyzacyjna z nagrzewnicą i chłodnicą wodną do obsługi central klimatyzacyjnych z nagrzewnicą i chłodnicą wodną. W jego skład wchodzą: rozdzielnica zasilająco-sterująca, zawór regulacyjny nagrzewnicy i chłodnicy z siłownikiem elektrycznym, termostat przeciwzamrożeniowy, siłownik przepustnicy powietrza, regulator temperatury wraz z czujnikiem, czujnik zabrudzenia filtra powietrza i czujniki działania wentylatorów. Obwody zasilania i automatyki wbudowane są w rozdzielnicę zasilająco-sterującą RZS. Rozdzielnica zawiera wyłącznik główny, zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe i termiczne silników wentylatorów, programowany zegar cyfrowy, mikroprocesorowy komunikator stanów pracy oraz obwody automatyki sterującej i zabezpieczającej. Rozdzielnica posiada wejście do współpracy z instalacją przeciwpożarową.
Układ automatyki realizuje następujące funkcje: Zasilanie silnika wentylatora WN i WW; Zabezpieczenie zwarciowe i termiczne silników wentylatorów; Kontrola zabrudzenia filtra powietrza czujnikiem DPF; Otwieranie przepustnicy powietrza sterowanej siłownikiem SPP przy pracującym silniku wentylatora nawiewnego; Regulacja stopnia nagrzewania powietrza za pomocą zaworu regulacyjnego, przestawianego siłownikiem SNP, poprzez zmianę ilości wody płynącej przez nagrzewnicę. Temperatura regulowana mierzona jest czujnikiem TP a siłownik zaworu sterowany jest przez regulator temperatury RTP; Zabezpieczenie przeciwzamrożeniowe nagrzewnicy termostatem TPZ. W przypadku awarii dostawy gorącej wody wyłączane są silniki wentylatorów, przepustnica powietrza zamyka się a siłownik zaworu regulacyjnego nagrzewnicy całkowicie się otwiera; Regulacja stopnia ochładzania powietrza za pomocą zaworu regulacyjnego, przestawianego siłownikiem SCH, poprzez zmianę ilości wody płynącej przez chłodnicę. Temperatura regulowana mierzona jest czujnikiem TP, a siłownik zaworu sterowany jest przez regulator temperatury RTP. Równoczesna praca chłodnicy i nagrzewnicy jest blokowana; Kontrola prawidłowego działania wentylatorów czujnikami CPN i CPW; Ręczne załączanie i wyłączanie całego układu z rozdzielnicy RZS lub z kasetki zdalnego sterowania i sygnalizacji KSS, zamontowanej w dowolnym pomieszczeniu. Na kasetce sygnalizowana jest gotowość do załączenia, praca klimatyzacji lub jej awaria; Automatyczne załączanie i wyłączanie całego układu o dowolnej godzinie w cyklu tygodniowym, przez programowany zegar cyfrowy TM, wbudowany w rozdzielnicę; Wyświetlanie wszystkich istotnych stanów pracy instalacji klimatyzacyjnej przez mikroprocesorowy komunikator KSP, który sygnalizuje również wystąpienie usterki i podaje podstawowe czynności potrzebne do jej usunięcia. Sygnalizowane są następujące stany pracy: zadziałanie zabezpieczenia silnika wentylatora, zadziałanie zabezpieczenia przeciwpożarowego, awaria dostawy gorącej wody, brak właściwego ciśnienia wentylatora, zabrudzenie filtra powietrza, uszkodzenie czujnika temperatury, załączenie zegara.
Centrala klimatyzacyjna z nagrzewnicą wodną i chłodnicą freonową do obsługi central klimatyzacyjnych z nagrzewnicą wodną i chłodnicą freonową. W jego skład wchodzą wszystkie elementy z powyższego przykładu oprócz zaworu regulacyjnego chłodnicy. Układ automatyki realizuje identyczne funkcje jak w wyżej wymienionym przykładzie z jedną różnicą: Regulacja stopnia ochładzania poprzez podanie sygnału załączenia do agregatu chłodniczego ACH. Temperatura regulowana jest czujnikiem TP, a agregat chłodniczy sterowany jest przez regulator temperatury RTP. Równoczesna praca chłodnicy i nagrzewnicy oraz praca chłodnicy bez działania wentylatora są blokowane. Centrala klimatyzacyjna z nagrzewnicą elektryczną i chłodnicą freonową do obsługi central klimatyzacyjnych z nagrzewnicą elektryczną i chłodnicą freonową. W
układzie tym rozdzielnica posiada dodatkowo zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe nagrzewnicy elektrycznej. Układ automatyki realizuje dodatkowo funkcje: Regulacja temperatury poprzez sterowanie pracą nagrzewnicy elektrycznej. Regulacja skokowa polega na podziale całkowitej mocy na kilka sekcji i stopniowym załączaniu wymaganej ilości sekcji. Regulacja płynna umożliwia ciągłą zmianę mocy nagrzewnicy przy pomocy półprzewodnikowego regulatora, załączającego i wyłączającego nagrzewnicę na ściśle określony czas. Temperatura regulowana mierzona jest czujnikiem TP, a nagrzewnica sterowana jest przez regulator temperatury RTP; Zabezpieczenie nagrzewnicy od wysokiej temperatury termostatem TPZ. W przypadku nadmiernego wzrostu temperatury, nagrzewnica jest wyłączana aż do jej ostygnięcia i załączana ponownie; Sygnalizowane jest zadziałanie zabezpieczenia od wysokiej temperatury. Centrala klimatyzacyjna z nagrzewnicą wodną, chłodnicą wodną i nawilżaczem do obsługi central klimatyzacyjnych z nagrzewnicą i chłodnicą wodną, i nawilżaczem. Rozdzielnica zawiera dodatkowo zabezpieczenie nawilżacza. Układ automatyki realizuje następujące funkcje: Zasilanie silnika wentylatora WN, WW i pompy nawilżania PN; Zabezpieczenie zwarciowe i termiczne silników wentylatorów i pompy; Kontrola zabrudzenia filtra powietrza czujnikiem DPF; Otwieranie przepustnicy powietrza sterowanej siłownikiem SPP przy pracującym silniku wentylatora nawiewnego; Regulacja stopnia nagrzewania i ochładzania powietrza odbywa się za pomocą zaworów regulacyjnych, przestawianych siłownikami SNP i SCH, poprzez zmianę ilości wody płynącej przez wymienniki. Temperatura regulowana mierzona jest czujnikiem TP a siłowniki zaworów sterowane są przez regulator temperatury RTP; Zabezpieczenie przeciwzamrożeniowe nagrzewnicy termostatem TPZ. Regulacja wilgotności odbywa się poprzez załączenie pompy nawilżania PN. Wilgotność regulowana mierzona jest czujnikiem WP, a nawilżacz sterowany jest regulatorem wilgotności RWP. Możliwe jest również sterowanie elektryczną wytwornicą pary. Kontrola prawidłowego działania wentylatorów czujnikami CPN i CPW; Ręczne załączanie i wyłączanie całego układu z rozdzielnicy RZS lub z kasetki zdalnego sterowania i sygnalizacji KSS, zamontowanej w dowolnym pomieszczeniu. Na kasetce sygnalizowana jest gotowość do załączenia, praca klimatyzacji lub jej awaria; Automatyczne załączanie i wyłączanie całego układu o dowolnej godzinie w cyklu tygodniowym, przez programowany zegar cyfrowy TM, wbudowany w rozdzielnicę; Wyświetlanie wszystkich istotnych stanów pracy instalacji klimatyzacyjnej przez mikroprocesorowy komunikator KSP, który sygnalizuje również wystąpienie usterki i podaje podstawowe czynności potrzebne do jej usunięcia. Sygnalizowane są następujące stany pracy: zadziałanie zabezpieczenia silnika wentylatora i pompy, zadziałanie zabezpieczenia przeciwpożarowego i przeciwzamrożeniowego, awaria dostawy gorącej wody, brak właściwego ciśnienia
wentylatora, zabrudzenie filtra powietrza, uszkodzenie czujnika temperatury i załączenie zegara. Podsumowanie Przy wyborze konkretnego układu należy najpierw zdecydować o rodzaju zastosowanej automatyki. Dla prostych instalacji, na przykład central grzewczych, celowe wydaje się zastosowanie analogowego układu regulacji, ze względu na niższą cenę. Jeśli jednak wymagane jest wyświetlanie parametrów hydrotermicznych powietrza czy automatyczna zmiana zadanych wartości w określonym czasie lub w funkcji innych parametrów, celowe jest zastosowanie mikroprocesorowego układu regulacji. Dla instalacji rozbudowanych układ mikroprocesorowy jest nawet tańszy niż układ analogowy. Literatura [1] Automatyka klimatyzacyjna. Katalog systemów firmy Masta.