Reglare, comandă și monitorizare pentru încalzirea, ventilarea și răcirea (HVAC) unei clădiri de birouri

Abstract

In trecutul apropiat acționările industriale privite ca obiect al sistemelor de conducere automata erau predominante. In prezent domeniul s-a extins cuprinzând sistemele eoliene, transportul terestru, sistemele navale, aerospațiale si chiar locuințele. Toate aceste aplicații au un element comun: mașina electrica asociata cu electronica de putere.

Proiectul de față este un exemplu pentru controlul si monitorizarea unei instalații de încălzire, ventilare si răcire a unei clădiri de birouri utilizând PLC si convertizor de frecventa.

1. Introducere

Teoria controlului este o ramură interdisciplinară a interacțiunii dintre inginerie și matematică cu comportamentul sistemelor dinamice cu intrări. Această teorie are ca obiectiv găsirea de soluții pentru acțiunea corectivă, corespunzătoare, care intervine în stabilitatea sistemului, adică sistemul va păstra valoarea setată și nu oscilează în jurul ei.

Se consideră că sistemele de control au patru funcții:

- Măsurare (să obțină valori de la senzorii citiți ca intrări pentru procesare sau pentru furnizare ca ieșire)

- Comparare (să evalueze valoarea măsurată pentru a procesa valoarea de proiectare)

- Calculare (să calculeze eroarea curentă, istoricul de erori și eroarea viitoare)

- Corectare (acțiuni inițiate de operator sau ajustări automate ale procesului)

Aceste patru funcții sunt executate de cinci elemente:

- Senzori (dispozitive capabile să măsoare diferite proprietăți fizice)

- Traductoare (transformă semnalul neelectric într-o valoare electrică)

- Transmițătoare (dispozitive ce convertesc măsurătorile de la un senzor și trimit un semnal)

- Controlere (furnizează logica și I/O pentru proces)

Există două tipuri comune de automatizare. Unul este numit controlul răspunsului iar celălalt se numește controlul secvențial.

Lucrăm cu mașinile de secole, dar suntem pe cale să intrăm într-o etapă cu totul nouă, caracterizată de o eficientă, unitate și posibilități mai mari ca oricând. Aceste progrese sunt deja ușor de observat la automobilele și casele noastre conectate la internet, în afacerile și tranzacțiile noastre bancare, transformând chiar și modul în care agricultorii își gestionează culturile și animalele

Confortul interior este important deoarece 85% din timp îl petrecem în interiorul clădirilor. Fie că vorbim de muncă, somn, cumpărături, antrenament și alte activități casnice, clădirile au o influență critică asupra siguranței, sănătății și productivității noastre. Cu toate acestea, de multe ori, nu sunt luați în calcul toți parametrii ce determină confortul ocupanților clădirilor. Astfel, se întâlnesc frecvent clădiri deficitare din punct de vedere al unuia sau mai multor categorii de confort.

2. Prezentarea aplicației, schema cinematică

Sistemele cu volum variabil de aer (VAV)

În sistemele centrale de aer condiționat există două metode de bază pentru furnizarea aerului în spațiul condiționat: 1) sistemele cu volum constant de aer (CAV) și 2) sistemele cu volum variabil de aer (VAV). După cum sugerează și numele, sistemele cu volum constant asigură un volum constant de aer în spațiul condiționat, indiferent de sarcină, când ciclul de climatizare funcționează și deconectează pe măsură ce sarcina variază.

Sistemele VAV, pe de altă parte, sunt proiectate pentru a satisface simultan o varietate de sarcini de răcire și încălzire într-un mod relativ eficient. Sistemul realizează acest lucru prin modificarea distribuției aerului în funcție de încărcările de răcire sau încălzire ale fiecărei zone. Variația fluxului de aer permite ajustarea temperaturii într-o singură zonă fără a schimba temperatura aerului în întregul sistem, reducând la minimum cazurile de supraîncălzire sau suprarăcire. Această flexibilitate a făcut ca acesta să fie unul dintre cele mai populare sisteme HVAC pentru clădiri mari, cu nevoi variate, cum ar fi clădiri de birouri, școli sau apartamente.

Bucle de control

- Senzor de presiune, controlează presiunea tubulaturii prin intermediul unui convertizor conectat la ventilator

- Fiecare încăpere are un termostat ce ajustează prin intermediul unei clapete, cantitatea de aer ventilata, vara; iarna este ajustata deschiderea valvei pentru încălzire suplimentara

- Un mod pentru economie de energie este proiectat astfel încât sa fie folosit aer din exterior pentru ventilare, atunci când are o temperatura potrivita. Pentru aceasta , un termostat, aflat in cutia pentru aer recirculat controlează deschiderea celor trei clapete

- Un sincronizator de debit citește valorile a doi senzori de debit plasați, unul pe conducta de retur, celălalt pe cea de admisie. Acesta variază viteza ventilatorului de retur, asigurând evacuarea aerului si presiunea necesara