Układy automatyki nowoczesnych central klimatyzacyjnych bez

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
Układ automatycznej regulacji i sterowania oraz zasilania siłowego przeznaczony jest
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
Układ automatycznej regulacji i sterowania oraz zasilania siłowego przeznaczony jest
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
Układ automatycznej regulacji i sterowania oraz zasilania siłowego przeznaczony jest
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
Układ automatycznej regulacji i sterowania oraz zasilania siłowego przeznaczony jest
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.