2011-01-05 P O L I T E C H N I K A G D A Ń S K A W Y D Z I A Ł M E C H A N I C Z N Y Elementy i układy automatyki stosowane w nowoczesnych centralach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych wyposażonych w bloki odzysku ciepła: budowa + działanie + przykłady rozwiązań + ocena użytkowa Część II: Układy automatyki stosowane w nowoczesnych centralach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych wyposażonych w bloki odzysku ciepła: budowa + działanie Student: Michał Wajman Specjalność: Systemy, Urządzenia Chłodnicze i Klimatyzacyjne Przedmiot: Współczesne techniki zamrażania
Zawartość 1 Wstęp... 3 2 Analogowe układy automatyki stosowane w nowoczesnych systemach wentylacyjnych wyposażonych w bloki odzysku ciepła... 3 2.1 Układ przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją powietrza... 3 2.1.1 Budowa układu... 3 2.1.2 Działanie układu... 4 2.2 Układ przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją, z regulacją wilgotności... 5 2.2.1 Budowa układu... 5 2.2.2 Działanie układu... 5 3 Pomocnicze układy automatyki stosowane w nowoczesnych systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych wyposażonych w bloki odzysku ciepła... 6 3.1 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z czynnikiem pośredniczącym... 6 3.1.1 Budowa układu... 6 3.1.2 Działanie układu... 6 3.2 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem krzyżowym... 7 3.2.1 Budowa układu... 7 3.2.2 Działanie układu... 7 3.3 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym bez regulacji obrotów rotora... 7 3.3.1 Budowa układu... 7 3.3.2 Działanie układu... 8 3.4 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym z regulacją obrotów rotora... 8 3.4.1 Budowa układu... 8 3.4.2 Działanie układu... 9 3.5 Układ przeznaczony do obsługi central klimatyzacyjnych z dwupołożeniową recyrkulacją... 9 3.5.1 Budowa układu... 9 3.5.2 Działanie układu... 10 4 Bibliografia... 10
1 Wstęp Spośród licznych dostępnych rozwiązań układów automatyki poświęconych nowoczesnym centralom wentylacyjnymi klimatyzacyjnym wyposażonym w bloki odzysku ciepła, chciałbym skupić się na omówieniu dwóch rodzajów układów: analogowych; pomocniczych; Wybrane układy analogowe, które zostaną opisane w poniższej pracy to: układ przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją powietrza; układ przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją, z regulacją wilgotności; Wybrane układy pomocnicze, które zostaną opisane w poniższej pracy to: układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z czynnikiem pośredniczącym; układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem krzyżowym; układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym bez regulacji obrotów rotora; układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym z regulacją obrotów rotora; układ przeznaczony do obsługi central klimatyzacyjnych z dwupołożeniową recyrkulacją; 2 Analogowe układy automatyki stosowane w nowoczesnych systemach wentylacyjnych wyposażonych w bloki odzysku ciepła 2.1 Układ przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją powietrza 2.1.1 Budowa układu rozdzielnicy zasilająco sterującej RZS (w skład której wchodzi wyłącznik główny, zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe i termiczne silników wentylatorów, programowany zegar cyfrowy TM, mikroprocesorowy komunikator stanów pracy KSP oraz obwody automatyki sterującej i zabezpieczającej. Rozdzielnica posiada wejście do współpracy z instalacją przeciwpożarową); kasetki zdalnego sterowania i sygnalizacji KSS; zaworu regulacyjnego nagrzewnicy z siłownikiem elektrycznym SNP;
termostatu przeciwzamrożeniowego TPZ; siłowników przepustnic powietrza SPW, SPZ, SPR; regulatora temperatury wraz z czujnikiem RTP oraz TP; czujnika zabrudzenia filtra powietrza DPF; czujników działania wentylatorów CPN i CPW; Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 2.1. Rys. 2.1 Analogowy układ automatyki przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją powietrza; 2.1.2 Działanie układu układ automatyki reguluje stopień recyrkulacji w sposób następujący: czujnik TP mierzy temperaturę regulowaną, przesyła sygnał do regulatora temperatury RTP, który steruje siłownikami SPZ, SPR i SPW, płynnie przestawiającymi przepustnice powietrza; stopień nagrzewania powietrza jest regulowany zaworem regulacyjnym przestawianym siłownikiem SNP, poprzez zmianę ilości wody płynącej przez nagrzewnicę; kontrola zabrudzenia filtra powietrza jest wykonywana presostatem różnicowym DPF; zabezpieczenie przeciwzamrożeniowe nagrzewnicy wykonane jest termostatem TPZ, który w przypadku obecności niskiej temperatury za wymiennikiem przekazuje sygnał do regulatora temperatury RTP, a ten z kolei decyduje o przestawieniu zaworu 3-drogowego siłownikiem SNP, który zmienia ilość płynącej wody zabezpieczając w ten sposób nagrzewnicę przed zamrożeniem; prawidłowe działanie wentylatorów kontrolowane jest za pomocą czujników CPN i CPW; programowalny zegar cyfrowy TM automatycznie załącza i wyłącza układ o dowolnej zaprogramowanej godzinie; stany pracy centrali wentylacyjnej wyświetlane są na mikroprocesorowym komunikatorze KSP;
ręczne wyłączanie i włączanie układu możliwe jest bezpośrednio z rozdzielnicy RZS lub kasetki zdalnego sterowania i sygnalizacji KSS umieszczonej w wentylowanym pomieszczeniu; 2.2 Układ przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją, z regulacją wilgotności 2.2.1 Budowa układu wszystkich elementów, z których składał się układ poprzedni; dodatkowo z regulatora wilgotności RPW wraz z czujnikiem WP; Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 2.2. Rys. 2.2 Analogowy układ automatyki przeznaczony do obsługi central wentylacyjnych z nagrzewnicą wodną i recyrkulacją, z regulacją wilgotności; 2.2.2 Działanie układu układ automatyki reguluje wilgotność przez zmienny stopień recyrkulacji. Odbywa się to w następujący sposób: wilgotność regulowana mierzona jest czujnikiem WP, sygnał zostaje przesłany do regulatora wilgotności RPW, który steruje stopniem otwarcia przepustnic siłownikami SPZ, SPR i SPW; pozostała część układu działa na takiej samej zasadzie, jak układ poprzedni;
3 Pomocnicze układy automatyki stosowane w nowoczesnych systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych wyposażonych w bloki odzysku ciepła 3.1 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z czynnikiem pośredniczącym 3.1.1 Budowa układu pompy czynnika pośredniczącego PC; zaworu regulacyjnego z siłownikiem elektrycznym SRC ; regulatora temperatury ROC; czujnika temperatury TODC; Czynnikiem pośredniczącym w układzie najczęściej jest glikol. Obwody zasilania i automatyki wbudowane są w rozdzielnicę zasilająco-sterującą. Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 3.1. Rys. 3.1 Pomocniczy układ automatyki przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z czynnikiem pośredniczącym 3.1.2 Działanie układu układ kontroluje szronienie wymiennika w kanale powietrza wyciągowego. Odbywa się to w następujący sposób: czujnik TODC mierzy temperaturę czynnika pośredniczącego, przekazując sygnał do regulatora temperatury ROC, który steruje zaworem regulacyjnym stopniowo otwierając jego obejście w razie nadmiernego spadku temperatury, co powoduje stopniowy wzrost temperatury czynnika. Zawór regulacyjny przestawiany jest siłownikiem SRC sterowanym z regulatora temperatury ROC; układ automatyki zasila silnik pompy czynnika PC oraz zabezpiecza ją zwarciowo i termicznie;
3.2 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem krzyżowym 3.2.1 Budowa układu przepustnicy powietrza obejściowego z siłownikiem elektrycznym SPO ; regulatora temperatury ROC; czujnika temperatury TODC; Obwody zasilania i automatyki wbudowane są w rozdzielnicę zasilająco-sterującą. Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 3.2. Rys. 3.2 Pomocniczy układ automatyki przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem krzyżowym 3.2.2 Działanie układu układ kontroluje szronienie wymiennika w kanale powietrza wyciągowego. Odbywa się to w następujący sposób: czujnik TODC mierzy temperaturę powietrza opuszczającego wymiennik, przekazując sygnał do regulatora temperatury ROC, który steruje siłownikiem SPO. W razie spadku temperatury siłownik SPO stopniowo przestawia przepustnicę obejściową, w ten sposób, że kanał obejściowy wymiennika jest otwierany, co powoduje wzrost temperatury powietrza w wymienniku ; 3.3 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym bez regulacji obrotów rotora 3.3.1 Budowa układu silnika napędzającego rotor SR ;
stycznika silnika ST; presostatu PCP; Obwody zasilania i automatyki wbudowane są w rozdzielnicę zasilająco-sterującą. Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 3.3. Rys. 3.3 Pomocniczy układ automatyki przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym bez regulacji obrotów rotora 3.3.2 Działanie układu układ kontroluje szronienie wymiennika. Odbywa się to w następujący sposób: czujnik PCP mierzy różnicę ciśnień. Jeśli takowa występuje, przekazuje sygnał do stycznika ST, którego rozwarcie powoduje wyłączenie silnika SR napędzającego rotor; układ automatyki zasila oraz zabezpiecza zwarciowo i termicznie silnik rotora; 3.4 Układ przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym z regulacją obrotów rotora 3.4.1 Budowa układu silnika napędzającego rotor SR ; regulatora obrotów ROC ; czujnika temperatury TODC; Obwody zasilania i automatyki wbudowane są w rozdzielnicę zasilająco-sterującą. Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 3.4.
Rys. 3.4 Pomocniczy układ automatyki przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym z regulacją obrotów rotora 3.4.2 Działanie układu układ kontroluje szronienie wymiennika. Odbywa się to w następujący sposób: czujnik TODC mierzy temperaturę powietrza opuszczającego wymiennik ciepła. Przy nadmiernym spadku temperatury sygnał zostaje przesłany do regulatora ROC i obroty rotora są płynnie zmniejszane. Powoduje to stopniowy wzrost temperatury powietrza; układ automatyki zasila oraz zabezpiecza zwarciowo i termicznie silnik rotora SR; 3.5 Układ przeznaczony do obsługi central klimatyzacyjnych z dwupołożeniową recyrkulacją 3.5.1 Budowa układu siłowników elektrycznych przepustnic powietrza SPR i SPW; regulatora temperatury RTP ; czujnika temperatury TZ; Obwody zasilania i automatyki wbudowane są w rozdzielnicę zasilająco-sterującą. Budowa układu zaprezentowana jest na rysunku 3.5. Rys. 3.5 Pomocniczy układ automatyki przeznaczony do obsługi instalacji odzysku ciepła z wymiennikiem obrotowym z regulacją obrotów rotora
3.5.2 Działanie układu dla okresu zimowego następuje otwieranie przepustnicy recyrkulacji powietrza sterowanej siłownikiem SPR i przymykanie przepustnicy powietrza wylotowego sterowanej siłownikiem SPW (oszczędności energii cieplnej). Otwieranie następuje po spadku temperatury powietrza mierzonej czujnikiem TZ poniżej temperatury zimowej, który przesyła sygnał do regulatora RTP sterującego siłownikami; dla okresu przejściowego przepustnica recyrkulacyjna zostaje zamknięta, otwarta jest przepustnica powietrza wylotowego. Zamykanie następuje w przedziale temperatur pomiędzy temperaturą zimową a letnią ; dla okresu letniego dla instalacji klimatyzacyjnych z chłodzeniem powietrza następuje otwieranie przepustnicy recyrkulacyjnej i przymykanie przepustnicy powietrza wylotowego (zmniejszenie zapotrzebowania na chłód). Otwieranie następuje po wzroście temperatury powietrza zewnętrznego, powyżej temperatury letniej mierzonej czujnikiem TZ, który przesyła sygnał do regulatora RTP sterującego siłownikami; 4 Bibliografia 1. Automatyka klimatyzacyjna katalog systemów wydawnictwo MASTA; 2. Wentylacja i klimatyzacja materiały pomocnicze do projektowania J.Hendiger, P.Ziętek 3. http://www.pm2000.pl/a-wentylacja.php 4. http://www.klimalux.pl/wentylacja_automatyka_wentylacyjna.html 5. http://www.climaprodukt.com