Система управления кондиционерами в помещениях

Обновлено: 19.05.2024

Современные реалии сферы кондиционирования

Устройства кондиционирования стали стандартным оборудованием, входящим в общее число инженерных систем зданий различного назначения. Расширение количества установок, обеспечивающих комфорт проживания, производственных процессов, отдыха привело к росту энергопотребления. Усложнились и процессы контроля, управления, обеспечения безопасности.

Типы систем

Вид системы автоматизации присутствующей в здании имеет важное значение при выборе внедряемого оборудования кондиционирования. Основные из них:

Смарт хаус — тип систем, который предназначен для контроля, управления, обеспечения безопасности, энергосбережения, комфорта для проживающих в зданиях пользователей.

АСУЗ ( BMS ) - системы информации и управления объектами различного назначения. Обеспечивают автоматизацию, мониторинг, контроль всего инженерного оборудования, установленного в здании. При этом они должны минимизировать затраты на ресурсопотребление , создать безопасные условия.

Протоколы, применяемые в системах управления

Для различных систем управления интеграция оборудования кондиционирования производится по определенным схемам соответствия. Основные протоколы:

KNX/EIB;
Modbus;
BAC net;
LON ( LonTalk ) платформа LonWorks .

Выбор решения

При выборе решения интеграции кондиционеров необходимо руководствоваться системным подходом. Производители ориентируясь на востребованность направления автоматизации предлагают различные решения. Большинство из них не универсальны, но базовые принципы общие. Поэтому выпускается достаточно модулей способных интегрировать различное оборудование в умный дом, АСУЗ.

Основной подход при приобретении и установке систем кондиционирования их совместимость с уже имеющимся в здании оборудовании обеспечивающим автоматизацию текущих процессов. Подбирая кондиционер для дома, учреждения, промобъекта руководствуются указанными в инструкции производителя возможностями интеграции в различные АСУ зданий.

Сегодня рассказываем о системе кондиционирования в умном доме и вариантах управления. ⠀⠀
Поддержание климата в доме в автоматическом режиме с удобным управлением - не простая задача, но современные беспроводные системы умного дома Z-Wave с ней справляются.

Прежде, чем купить кондиционер в квартиру, человек задумывается: а нужен ли он там вообще или не стоит тратить деньги и обойтись подручными средствами типа вентилятора, веера, большого количества употребляемой жидкости.

Конечно, все это немного облегчит жизнь в знойный летний день, но по-настоящему комфортный микроклимат в помещении способна создать только современная сплит-система. Ведь нажав всего пару кнопок в приложении умного дома или пульте дистанционного управления, можно наслаждаться прохладным воздухом в жару.
Помимо охлаждения кондиционер вполне может быть вам полезен, как обогреватель в межсезонье

⏺Есть такой USB модуль - П лата управления кондиционерами Electrolux -
Совместим пока с моделями Electrolux⬇️

Вот список совместимых моделей, изучите:

EACS/I-XXHAT/N3
XX - любая цифра - например -
EACS/I-07HAT/N3, EACS/I-09HAT/N3, EACS/I-12HAT/N3 итд.

В целом, это недорогие инверторные сплит-системы. ⠀
⏺Плата управления позволяет менять режимы кондиционера и выставлять температуру и использовать контроллер Z-Wave по сути для любой автоматизации. ⠀
⏺Возможность управления с пульта так же сохраняется, при этом контроллер умного дома будет показывать все изменения состояния кондиционера.

⏺Устанавка займет буквально пару минут: открывается крышка, откручивания один винтик, вынимается блок индикации. В нем порт USB, в который и нужно вставить плату управления.
⠀
⏺И конечно все это на Z-Uno Module👍

Помимо usb модуля, если у Вас кондиционер другой марки - подойдет модуль от Philio . Он преобразует Z-Wave радиокоманды в ИК, по сути переводит команды полученные от Z-Wave контроллера на язык, понятный кондиционеру.

Создание стабильной температуры в помещениях может потребовать использования систем кондиционирования с резервированием. В них возникают проблемы со своевременным подключением/отключением резервных устройств. Ее решает дополнительное устройство – блок ротации кондиционеров.

Резервирование и ротация кондиционеров

В некоторых помещениях к уровню температуры и ее стабильности предъявляются жесткие требования.

Примерами могут служить:

предприятия химической, пищевой, фармацевтической промышленности, производства электронных компонентов и т.д;

Для них изменение параметров микроклимата из-за возрастания нагрузки на климатическое оборудование или при выходе его из строя становится критическим. Чтобы избежать нештатных ситуаций нередко применяют климатические системы, включающие несколько кондиционеров, постоянно находящихся в работе и дополнительные (резервные) блоки.

Блок ротации кондиционеров

Резервирование позволяет:

Создать запас мощности на случай непрогнозируемого изменения температуры внутреннего или наружного воздуха, которое не может быть скомпенсировано суммарной производительностью рабочих блоков.
Восстановить общую производительность системы при выходе рабочих блоков из строя.

Обеспечить мощность системы и стабильность температуры при остановке части рабочих блоков для профилактических работ.
Упростить масштабирование системы поддержания климата, например, при расширении производства или увеличении количества серверов в дата-центре.

При организации таких систем используют несколько методов резервирования

Избыточностью производительности

При таком методе суммарная производительность кондиционеров в системе превышает расчетную на 10-100%, и все устройства работают одновременно. В этом случае при выходе из строя или выводе на профилактику одного или нескольких блоков потеря производительности компенсируется возрастанием загрузки остальных. Расчет производится таким образом, чтобы возросшая загрузка не превышала номинальных значений для каждого блока.

Преимуществами такой системы являются:

Высокая скорость реакции на аварийные ситуации, ограниченная только скоростью выхода кондиционера на новый установившийся режим при изменении температуры в помещении или сигнала задания.

Равномерный износ всех устройств.
Простота организации системы, практически не требующей дополнительного оборудования.

Основным недостатком следует считать работу каждого из устройств системы в режиме далеком от номинального, что неизбежно снижает КПД и приводит к увеличению расходов на эксплуатацию.

Холодное резервирование

Главные достоинства такой системы – простота и дешевизна эксплуатации.

Недостатки:

На ввод в строй резервных блоков и их отключение требуется время, в течение которого изменения температуры в обслуживаемых помещениях и ее уровень могут выйти за допустимые пределы.

Каждое из устройств требует индивидуального мониторинга степени износа и графика профилактического обслуживания.

Соответственно, такую схему резервирования допустимо применять только в случаях, когда скорость ввода холодного резерва оказывается гарантированно меньше времени изменения температуры до критических отметок.

В большинстве случаев процессы изменения микроклимата достаточно инерционны, и холодного резервирования вполне достаточно. Однако в условиях, когда объем помещений ограничен, а интенсивность выделения тепа высока (такое характерно для серверных крупных компаний и дата центров), система резервирования должна быть более динамичной.

Горячее резервирование

При горячем резервировании:

ввод в работу резервных блоков осуществляется автоматически;

Такая организация системы позволяет сократить выход резерва на рабочий уровень до времени пуска агрегатов кондиционера (компрессора и вентиляторов). На это время недостаток производительности вышедших из строя или выведенных на профилактику блоков легко компенсируется рабочими.

При этом:

Все устройства в системе работают в режимах близких к номинальным, что обеспечивает максимальную энергоэффективность.

Просто равномерная загрузка и износ устройств – применяются алгоритмы ротации, при которых нет постоянных резервных и рабочих модулей (каждый из блоков выполнят эти функции попеременно).

Главным недостатком такой системы считается сложность ее организации, требующая включения в ее состав специального устройства – блока ротации кондиционеров.

Назначение блока ротации кондиционеров

Блок ротации кондиционеров представляет собой многофункциональное устройство, которое, в общем случае, осуществляет:

За счет такой организации достигается:

Стабилизация температуры в помещении с высокой точностью.
Поочередное функционирование устройств, равномерное распределение износа.
Своевременное подключение резервного оборудования на замену вышедшему из строя.

Возможность проведения профилактических работ для любого из кондиционеров в любое удобное время.
Оповещение ответственных лиц о нештатных ситуациях.
Использование в системе оборудования различных производителей и производительности.

Устройство системы ротации кондиционеров

Обязательным элементом в системе ротации кондиционеров является базовый модуль. Именно он отвечает за:

Контроль температуры;
Мониторинг состояния кондиционеров;
Выдачу для них управляющих сигналов;
Задание параметров переключения устройств климатической системы;

Прием команд от персонала на включение/выключение конкретного модуля;
Выдачу сигналов оповещения.

Как правило, выполняется такое устройство на базе микроконтроллера. Выдача сигналов управления может осуществляться непосредственно на испарительный блок кондиционера или дополнительное устройство контроля и управления.

Первый вариант менее затратен (не требует дополнительных модулей), но обладает меньшей универсальностью – как правило, такой центральный модуль поддерживает работу только с ограниченным числом моделей или оборудованием конкретных производителей.

Второй – более универсален, поскольку позволяет работать практически с любым оборудованием. Однако стоимость системы за счет наличия в ней дополнительных блоков может оказаться слишком высокой.

Связь центрального блока с кондиционерами (управляющими модулями) может осуществляться по:

Первый вариант, как правило, используется только в случае использования связки центральный — управляющий модуль.

Два последних позволяют управлять непосредственно кондиционером. В этих случаях сигналы подаются на разъемы, предназначенные для подключения к климатической технике проводного пульта, или непосредственно на фотоприемник, получающий сигнал от инфракрасного пульта ДУ.

Для современных моделей кондиционеров, предусматривающих связь по каналу Bluetooth или подключение по Wi-Fi, могут быть задействованы и такие варианты управления.

В любом случае для использования с конкретными моделями оборудования или линейками конкретных производителей, система должна поддерживать соответствующие протоколы обмена.

Центральный блок обязательно оснащается датчиком температуры для контроля климатических параметров в помещении.

Мониторинг состояния кондиционеров может вестись различными методами. Наиболее распространенный – индивидуальный замер температуры на выходе воздушного потока из блока жалюзи. Для этого блоки контроля и управления или центральный блок оснащаются температурными датчиками, устанавливаемыми в непосредственной близости или прямо на корпусе кондиционера.

Примером реализации схемы непосредственного управления может считаться блок ротации УРК (УРК-2). В его состав входит основной блок, датчик температуры обслуживаемого помещения, датчики температуры на выходе кондиционеров. Сигнал управления предается по проводам. Последние модели могут одновременно управлять работой до 15 устройств средней мощности.

Раздельный вариант с центральным блоком и модулями контроля-управления реализован в системе БУРР-1-ИС. БУРР – блок управления ротацией и резервированием хранит управляющую программу, контролирует температуру в помещении, обменивается данными с интерфейсными модулями (БИС) по радиоканалу. БИС (блок исполнительный специальный) принимает сигнал от БУРР, управляет работой кондиционера через ИК-интерфейс, контролирует состояние климатического устройства, получая сигнал с датчика на выходе.

Особенности монтажа и настройки

При настройке системы ротации пользователь выполняет следующие операции:

Задание уровня температуры в помещении, допустимых отклонений.
Критерии оценки работоспособности кондиционера (заданную температуру на входе работающего устройства, ее отклонение от заданного значения, при котором ситуация воспринимается как аварийная).
Заданию режимов оповещения, аварийного отключения системы.
Ввод программы ротации (интервалов переключения, последовательности подключения и вывода кондиционеров).

Монтаж системы также не представляет проблем. При установке следует учитывать:

Центральный блок не должен испытывать посторонних тепловых воздействий (например, от системы отопления), Хороший вариант – установка его в смежном с обслуживаемым помещении, если позволяет дальность каналов передачи данных.
Датчик температуры в помещении устанавливается так, чтобы контролировать усредненный параметр в объеме и не испытывать локальных воздействий.
Индивидуальные датчики/управляющие модули монтируются в непосредственной близости или на корпусе кондиционера. Место установки и требования (например, ориентацию ИК-излучателей на фотоприемники) приводит производитель в технической документации.

Вопросы и ответы

Датчик температуры устанавливается в обслуживаемом помещении. При этом, естественно появляется погрешность за счет потери уровня сигнала при передаче на значительное расстояние. Однако она не столь значительна, и ее достаточно легко учесть в настройках системы.

Блоки ротации применяют для всех систем резервирования – по схемам N+1 и kN (N – номинальное число кондиционеров).

Конечно можно, однако разницу в их производительности следует учитывать при составлении управляющей программы. Кроме того, нужно быть уверенным, что любое устройство системы способно принимать управляющие сигналы и реагировать на них.

Предусмотрен ли в системах режим ручного отключения выбранного кондиционера для профилактики или ремонта?

Безусловно. В любом случае вывести его из обслуживания блоком ротации можно, просто отменив в управляющей программе его регистрацию.

Как поступать при необходимости обслуживать большее количество кондиционеров, чем поддерживает блок ротации?

Достаточно объединить кондиционеры в группы и использовать для них те же алгоритмы, что и для индивидуальных устройств. Единственный, требующий решения вопрос – определение состояния отдельных кондиционеров в группе.

Серверное помещение отводится для установки телекоммуникационного оборудования, предназначенного для хранения и обработки информации. К дата-центру предъявляются требования по влажности и температуре воздуха. Поддержанием оптимального микроклимата занимается кондиционер. Сплит-система не в состоянии выдержать режим работы без отключения круглые сутки. Чтобы обеспечить бесперебойное охлаждение помещения устанавливаются резервные климатические установки. Контролирует их устройство ротации кондиционеров.

Назначение блока ротации кондиционера

Для обеспечения стандартных климатических параметров в серверных устанавливается кондиционер. Одно устройство не может гарантировать бесперебойное охлаждение дата-центра. На случай поломки и сервисного обслуживания необходима резервная мощность. Монтаж двух и больше кондиционеров обеспечивает надежную защиту от перегрева дорогостоящего оборудования. Сплит-системы функционируют поочередно, включаясь через определенный промежуток времени. Последовательность их работы контролирует ротационный блок управления кондиционером.

Автоматическое устройство исключает необходимость вмешательства человека. Согласователь работы кондиционеров включает и выключает их через равные промежутки времени. Процедура осуществляется изменением подачи напряжения. Система управления снабжена тремя датчиками температуры: один устанавливается в комнате, два других распределяются между внутренними модулями кондиционеров. Поочередная работа установок способствует равномерному износу и распределению нагрузки.

Назначение блока согласования:

Переключение напряжения с неисправного оборудования на резервное с оповещением о поломке.
Чередование включения климатических установок, обеспечивающих заданный температурный режим в помещении.
В случае временных проблем с электропитанием производится автоматический перезапуск сплит-систем.
Предотвращается несанкционированное выключение климатического оборудования с пульта управления и внесение изменений заданных параметров температуры.
Контроль температуры в серверной, при значительном повышении показателей подключение двух кондиционеров одновременно.

Подключение блока ротации для промышленных климатических систем

Подключение блока ротации для 2-х кондиционеров для серверной осуществляется несколькими способами:

проводное, по питанию;
по ИК каналу;
сухой контакт.

Внутренние блоки климатических систем устанавливаются на одном уровне, расстояние между ними не больше 3 м. Монтаж блока ротации выполняется при отключенном электропитании. Датчик температуры устанавливается в точке, равноудаленной от кондиционеров. Контакты подключаются к соответствующим клеммам.

Ротационные системы, работающие через ИК канал, могут управлять 15 устройствами средней мощности.

Ротация с передачей данных по ИК и радиоканалу

Система ротации и резервирования, использующая для передачи данных инфракрасный канал состоит из нескольких частей:

управляющий блок ротации БУРР;
исполнительный блок ротации БИС.

Инфракрасный канал для передачи данных не нуждается в проводном соединении. Команды от базового модуля по радиоканалу передаются исполнительным блокам, которые устанавливаются по одному на кондиционер. Комплекс может объединить до 15 сплит-систем, разделенных на 2 или 3 группы. Имеется возможность комбинировать различные варианты ротации. Настройка рабочей группы происходит через базовый модуль.

Отличительные характеристики ротации через ИК:

Технические характеристики модуля согласования для кондиционеров

(СРК) является составной частью климатической системы. Он ориентирован на обеспечение совместной эксплуатации двух или трех устройств, кондиционирующих воздух. Функции модуля согласования:

Согласователь для кондиционеров представляет собой устройство на базе микропроцессора, осуществляющее сбор и обработку данных, а также управляющее климатическими блоками. Технические параметры СРК:

напряжение питания — 220 В ;
ток потребления — 0,5 А;
частота тока — 50 Гц;
тип питания — переменный однофазный ток;
класс защиты — IP40.

Модуль комплектуется датчиком температуры воздуха, работающим в диапазоне от -50° до +125°C. Климатические системы подключаются к согласователю через адаптеры, установленные на внутреннем блоке. Режим переключения задается таймером. В зависимости от модели допускается установка периода от 1 часа до 10 дней. При тестовом подключении блока согласования кондиционеров запускаются обе климатические системы, подключенные к нему. Затем резервная установка отключается, а основная охлаждает серверное помещение.

Согласователи СРК-М совместимы с кондиционерами различных производителей. Различаются способы подключения: Daikin — через адаптеры, Mitsubishi Heavy — напрямую в разъему Cn-T или плате внутреннего модуля, Mitsubishi Electric — зависит от серии, может осуществляться через сухие контакты, адаптер или напрямую. Для кондиционеров других производителей может возникнуть необходимость купить силовые реле, которые устанавливаются в цепь питания внутреннего модуля.

В промышленных и полупромышленных климатических установках управление обычно выполняется через сухие контакты.

Установка блока ротации обеспечивает экономию средств на ремонт и замену климатической техники. Согласователь увеличивает время эксплуатации сплит-систем, служит гарантией надежной защиты серверов от перегрева и колебаний влажности.

Кондиционирование воздуха — это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных, комфортных условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.

Системы обработки воздуха, расположенные на кровле здания

Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств, называемых системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства забора воздуха, подготовки, т. е. придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. СКВ больших общественных, административных и производственных зданий обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления. Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий).

Основное оборудование системы кондиционирования для подготовки и перемещения воздуха агрегатируется (компонуется в едином корпусе) в аппарат, называемый кондиционером. Во многих случаях все технические средства для кондиционирования воздуха скомпонованы в одном блоке или в двух блоках, и тогда понятия “СКВ” и “кондиционер” однозначны.

Прежде чем перейти к классификации систем кондиционирования, следует отметить, что общепринятой классификации СКВ до сих пор не существует и связано это с многовариантностью принципиальных схем, технических и функциональных характеристик, зависящих не только от технических возможностей самих систем, но и от объектов применения (кондиционируемых помещений).

Современные системы кондиционирования могут быть классифицированы по следующим признакам:

По основному назначению (объекту применения):

комфортные
технологические

По виду системы:

сплит-системы
мультисплит системы
мультизональные системы
чиллер-фанкойлы
центральные кондиционеры

По наличию встроенного источника холода:

автономные
неавтономные

Комфортные СКВ

Комфортные СКВ предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям для жилых, общественных и административно-бытовых зданий или помещений.

Технологические СКВ

Технологические СКВ предназначены для обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства. Технологическое кондиционирование в помещениях, где находятся люди, осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований к состоянию воздушной среды.

Примером технологической СКВ является прецизионный кондиционер. Прецизионные кондиционеры обеспечивают точное поддержание заданных параметров в помещениях с большими теплоизбытками с кратковременным пребыванием людей.

Классификация по виду систем

Системы кондиционирования воздуха могут разделяться по виду построения. В составе СКВ может быть один или несколько внутренних блоков. Они могут использовать в качестве хладоносителя воду, гликоливые смеси или фреон.

Сплит-система

Сплит-система– это система кондиционирования воздуха, которая состоит из двух частей: одного внешнего и одного внутреннего блоков, соединенных между собой медными трубками, в которых находится фреон. Типы внутренних блоков могут быть различного типа: настенные, напольно-потолочные, кассетные, канальные, консольные.

Сплит-система настенного типа

Мульти-сплит-система

Мульти- сплит система состоит из одного наружного блока и нескольких внутренних. Как правило, в одной системе находится до пяти внутренних блоков. К каждому внутреннему блоку от наружного идёт своя отдельная трасса. Данные системы работают на фреоне.

Мулитизональная система (VRF)

Мультизональная система(VRF), или система с переменным расходом хладагента, расшифровывается как Variable refrigerant flow, состоит из наружного блока и большого числа внутренних. От наружного блока идёт только одна трасса для всех внутренних блоков. Чтобы фреон подходил ко всем внутренним блокам, используют разветвители, или по-другому их называют рефнеты. Это наиболее популярный тип систем для комфортного кондиционирования коммерческих помещений.

Система чиллер-фанкойл

Чиллер – это водоохлаждающая машина, предназначенная для охлаждения различного типа жидкостей. Например, воды или водогликолевых смесей. Фанкойлы – это внутренние блоки различного типа, в которых циркулирует вода, по-другому их называют вентиляторные доводчики. Такие системы, как правило, используют для охлаждения большого количества помещений.

Система чиллер-фанкойл

Центральные кондиционеры

Центральные кондиционеры, или приточные установки, в отличие от предыдущих видов систем, обрабатывают свежий воздух с улицы и подают его в помещения. Наполнение центральных кондиционеров для обработки воздуха может быть разнообразным. Они могут включать нагреватели, рекуператоры, охладители, увлажнители и т.д.

Приточная установка

Классификация по принципу действия

Автономные СКВ

Автономные СКВ представляют из себя законченную схему охлаждения, включающую в себя все компоненты, необходимые для полноценной работы, конструктивно могут состоять из одного или нескольких агрегатов. Если кондиционер включает в себя только один агрегат, то его называют моноблочным. Если включает несколько агрегатов, такой кондиционер называют кондиционером с раздельной структурой, или сплит-системой. К автономным кондиционерам относят мобильные кондиционеры, сплит-системы, оконные кондиционеры, крышные кондиционеры.

Неавтономные СКВ

Неавтономные СКВ состоят из нескольких независимых агрегатов, каждый выполняет свою функцию, необходимую для работы системы. Примером неавтономной СКВ является модульная приточная установка. Для выполнения функции охлаждения фреоновый теплообменник должен быть подключен к компрессорно-конденсаторному блоку. К неавтономным СКВ относят ККБ, чиллеры, фанкойлы, драйкулеры и др.

Стоит отметить, что системы, разделённые по виду, могут иметь разнообразный конструктив. Кроме приведенных классификаций, существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие специальные технологические процессы, включая системы с изменяющимися во времени (по определенной программе) метеорологическими параметрами.

Читайте также: