Система микроклимата - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
Система микроклимата включает в себя управление отоплением, вентиляцией и кондиционированием, то есть помогает поддерживать комфортный для человека, растений, животных и различного оборудования уровень параметров воздуха: температуры, влажности и химического состава в жилых и производственных помещениях. Также управление микроклиматом позволяет снизить общее потребление энергии, за счет рационального использования ресурсов. Контроль микроклимата осуществляется с помощью различных инженерных устройств: кондиционеры, вентиляторы, радиаторы и прочие другие. Устройства не должны конфликтовать друг с другом, поэтому необходимо обеспечить слаженное управление и настройку всех исполнительных устройств. Исходя из требований для помещения, можно реализовать различные сценарии работы системы микроклимата (например, разная логика поддержки температуры при наличии и отсутствии людей в здании).
В данной дипломной работе реализована модель управления отоплением и кондиционированием в квартире, а также организована система теплого пола. Эти системы имеют некоторые общие элементы в принципах проектирования, но и также различны в определенных моментах, которые наглядно продемонстрированы в ходе реализации данного проекта.
Пользователь может выставить желаемую температуру в помещении, которая будет поддерживаться за счет включения/выключения обогревателя и кондиционера, используя сенсорную панель или интерфейс контроллера LogicMachine4. Также реализована функция автоматического отключения системы микроклимата при открытом окне и возможность вручную отключить систему. Это позволяет экономить энергоресурсы. Система теплого поля работает почти по такому же принципу, как и система отопления/кондиционирования, то есть пользователь выставляет нужную температуру, и она поддерживается с помощью обогревателя пола.
Исходя из технического задания были выбраны следующие компоненты для реализации системы управления микроклиматом и теплым полом:
- 1. EVIKA Multiport v3 (UIO8-KNXv3); 2. EVIKA Контроллер 8-ми датчиков температуры Pt100/1000 (IPT8-KNX); 3. Сенсорная панель InZennio Z38i; 4. Реле WAGO 788-304 (3 шт.); 5. Датчик температуры PT1000; 6. Геркон.
Для начала рассмотрим реализацию системы микроклимата, которая включает в себя кондиционирование и отопление, на основании температуры, выставленной пользователем. Множество компаний производит различные виды термостатов разной ценовой категорией и имеющих отличный друг от друга функционал. В качестве управляющего микроклиматом устройства использована сенсорная панель InZennio Z38i, которая имеет множество дополнительных возможностей, включая функцию термостата и встроенный датчик температуры. Панель Z38i сравнивает значение, полученное с датчика со значением выставленным пользователем и на основании этого, включает/выключает кондиционер или обогреватель; в данном проекте вместо них задействованы два реле WAGO 788-304, имеющие красный светодиод, срабатывающий при замыкании контактов. Разумеется, необходима еще настройка дополнительных параметров панели (например, "коридор" гистерезиса температуры). Таким образом, пользователь сможет вручную включать или выключать всю систему микроклимата, а также будет происходит автоматическое отключение системы при открытом окне, которое реализовано с помощью геркона.
Существуют несколько способов реализации логики системы отопления/охлаждения. Один из них - принцип пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулятора (рис. 27). Выходной сигнал регулятора U определяется тремя основными слагаемыми, каждый из которых отвечает за определенную функцию:
,
Где Кp, Кi, Кd -- коэффициенты усиления пропорциональной, интегрирующей и дифференцирующей составляющих регулятора соответственно.
Рис. 27. График работы ПИД-термостата
В данном случае не столь важен математический принцип работы ПИД-регулятора, а точнее, расчет значений коэффициентов, так как есть готовые библиотеки на языке программирования LUA или прописанный алгоритм в работе устройств для реализации ПИД-регулятора в домашней автоматике.
Вторым вариантом организации системы микроклимата является принцип двухточечного термостата (рис. 28).
Рис. 28. График работы двухточечного регулятора
Помимо установленной температуры, программно задается "коридор" гистерезиса, то есть некоторая дельта возможной температуры. При достижении минимума гистерезиса включается обогреватель, который будет работать до того момента как температура поднимется выше максимума гистерезиса. Обогреватель отключается, и температура начинает падать снова до минимума и т. д. По такому же принципу работает кондиционер. Важно проверить, чтобы устройства охлаждения и обогрева не вступали в конфликт (не включался одновременно и обогреватель, и кондиционер).
Для реализации системы микроклимата, необходимо подключить сенсорную панель InZennio Z38i к шине KNX (вся шина подключена к дросселю и имеет общий блок питания), при этом питания шины достаточно для Z38i и поэтому не требуется подключение непосредственно к блоку питания. Так же, как и в системе управления освещением, реле, отвечающие за обогреватель и кондиционер, подключены к EVIKA Multiport v3 (UIO8-KNXv3) к "2" и "3" каналам соответственно. Подключение каналов реле WAGO 788-304 к UIO8-KNXv3 полностью аналогично подключению реле, управляющего лампой. Геркон, эектромеханическое устройство, работающее по принципу "ключа", одним концом кабеля подключается к "8" каналу UIO8-KNXv3, а другим к общему "плюсу". Таким образом при создании магнитного поля (прикладывании магнита) контакты геркона будут замыкаться и на канал EVIKA Multiport v3 будет подано напряжение, таким образом с помощью геркона имитируется закрытое/открытое окно.
После того как все устройства корректно подключены и проверены на короткое замыкание мультиметром, необходимо настроить систему, используя программное обеспечение ETS3 Professional. Настройка параметров реле, управляющих обогревателем и кондиционером, в аппликационной программе для EVIKA Multiport v3 (UIO8-KNXv3) аналогична настройке реле, управляющего лампой. Каналы "2" и "3", к которым подключены реле, также настраиваются как бинарные выходы, которые могут выдавать значение либо "0", либо "1". При отправлении значения "1" на канал реле, будет происходить замыкание контактов и включение красного светодиода, что позволит имитировать непосредственно кондиционер и обогреватель. Канал "8", к которому подключен геркон, имеет конфигурацию бинарного входа, по аналогии с выключателем, управляющим светом. Однако настройки параметров различны. Параметр "rising edge" имеет значение "send 0", а "faling edge" - "send 1". Это означает, что при замыкании контакта (окно закрыто) на привязанный групповой адрес будет отправлено значение "0". При размыкании контакта (окно открыто) на этот групповой адрес будет отправлено значение "1". Также этот объект связи связан с объектом, включающим и выключающим систему микроклимата. Панель InZennio Z38i настраивается в соответствии с технической документацией [21]. Распределение объектов связи по групповым адресам представлено на рисунке 29.
Рис. 29. Структура групповых адресов для системы микроклимата
Пользователь может включить или выключить систему микроклимата в целом, выставить необходимую ему температуру и увидеть в каком состоянии сейчас находится окно (открыто или закрыто). Для реализации дополнительных сценариев (например, включение системы по определенным часам) используется контроллер LogicMachine4.
Для реализации теплого пола используется датчик температуры PT1000, который измеряет температуру пола, исполнительное устройство EVIKA Контроллер 8-ми датчиков температуры Pt100/1000 (IPT8-KNX) для управления системой и реле WAGO 788-304 для имитации механизма обогрева пола. IPT8-KNX по аналогии с другими логическими элементами подключается к общей сети KNX посредством шинного клеммника. Дополнительное подключение к источнику питания не требуется, так как устройство питается от сети KNX. Датчик температуры PT1000 подключается к каналу "1" устройства IPT8-KNX и к общему "минусу". Реле, которое является эмулятором механизма обогрева пола, подключается так же, как и все остальные реле, к устройству Multiport v3 к "6" каналу. Общая схема подключения для системы микроклимата и теплого пола представлена на рисунке 30.
Рис. 30. Общая схема системы управления микроклиматом и теплым полом
Далее следует проверить подключенные устройства на короткое замыкание мультиметром и настроить в программном обеспечении ETS Professional.
Канал "6" мультипорта настраивается в режиме бинарного выхода, как и все остальные реле. В аппликационной программе устройства EVIKA Контроллер 8-ми датчиков температуры Pt100/1000 (IPT8-KNX) идет настройка термостата для реализации системы управления теплым полом. Параметры "heating control" и "cooling control" по умолчанию настроены как "enabled" (то есть включены), но так как охлаждение пола не требуется (в отличие от системы микроклимата), то параметр "cooling control" необходимо перевести в режим "disabled". Устройство будет сравнивать полученное от датчика PT1000 значение температуры с установленным пользователем значением и регулировать включение обогрева пола. Далее необходимые объекты связи распределяются по групповым адресам. Распределение объектов связи представлен на рисунке 31.
Рис. 31. Структура групповых адресов для системы теплого пола
Таким образом, пользователь сможет указать необходимую для поддержания температуру пола, а также выключить систему, если это необходимо.
Систему микроклимата можно расширять, учитывая другие различные факторы, например, влажность воздуха или добавляя сценарии включения отопления по датчику нахождения человека в помещении или по времени суток.
Похожие статьи
-
Исполнительные устройства - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
Для реализации системы управления и автоматизации здания необходимо основательно подойти к выбору элементной базы, которая включает в себя системные...
-
Система освещения - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
Система управления освещением подразумевает включение, выключение и регулирование различных осветительных приборов, например, ламп накаливания,...
-
Система управления механизмом штор - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
Управление шторами является элементом системы домашней автоматики. Оно позволяет сделать жизнь в доме более комфортной и удобной. Автоматическое...
-
Базовые понятия систем автоматизации ("умный дом") История домашней автоматики, или, как более популярный и простой термин, "умных домов" ( Intelligent...
-
Существует большое множество различных протоколов для передачи данных в сфере автоматизации данных. Они используются для совершенно разных задач и...
-
Анализ и настройка сети протокола KNX - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
Для связи всех устройств для автоматизации здания необходимо их подключить к общему каналу связи - шине KNX. С помощью шины устройства системы могут...
-
Введение - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
В современном мире происходит постоянное развитие существующих технологий и создание новых. Нельзя не признать тот факт, что электронные устройства...
-
В данной главе дипломной работы рассматривается непосредственно разработка основных инженерных систем домашней автоматики для наглядного примера...
-
Заключение - Проектирование автоматизированной системы управления зданием
В рамках данной дипломной работы разработана полноценная функциональная автоматизированная система управления зданием на базе международного стандарта...
-
Проектирование системы отопления, Назначение отопления - Особенность отопления гражданского здания
Назначение отопления Система отопления - это совокупность технических элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи во все обогреваемые...
-
Описание объекта и района строительства Клуб столовая для пионерских лагерей - баз отдыха на 240-360 мест имеет два этажа, первый этаж и цоколь. Здание...
-
Когда вся инсталляция спроектирована, подключена и протестирована, необходимо продумать наиболее удобный вариант управления всей системой в целом. Ведь...
-
Свободно-программируемый контроллер LogicMachine4 Одним из наиболее важных компонентов в общей структуре системы домашней автоматики является контроллер,...
-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ КАНАЛИЗАЦИИ, Канализация здания - Водоснабжение и канализация
Канализация здания Внутренняя канализация - система трубопроводов и устройств в объеме, ограниченном наружными поверхностями ограждающих конструкций и...
-
Сети уличного освещения являются существенной частью структуры коммунального хозяйства городов, поселков и крупных предприятий. Современные сети уличного...
-
В курсовой работе производится расчет водоснабжения и канализации для пятиэтажного жилого здания. Современные системы водоснабжения и канализации...
-
Устройство хозяйственно-бытового водоотведения Внутренняя канализация зданий - это система трубопроводов и устройств, отводящих сточные воды из зданий,...
-
Буфера, Системы управления - Общие сведения о грузопассажирских строительных подъемниках
Буфер - устройство безопасности, служащее для смягчения удара кабины грузопассажирского подъемника в случае аварии. В нижней части зоны движения кабины и...
-
Принципы автоматизированного управления в насосных станциях. - Назначение и виды насосных станций
Введение автоматизации управления насосными станциями является одним из важнейших направлений технического прогресса в области подачи и отведении воды в...
-
Для климатизации квартир обычно используются два варианта систем местного кондиционирования. Это схемы с канальными или настенными кондиционерами...
-
Для многоквартирных и частных домов, подведенных к центральному водоснабжению, а также ко всем зданиям и объектам города происходит от центрального...
-
ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОКЛИМАТА ПОМЕЩЕНИЙ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ В ПЕРЕГРЕВНЫЙ ЛЕТНИЙ ПЕРИОД В климатических условиях Узбекистана летний микроклимат помещений...
-
Исходные данные к курсовому проекту Шифр исходных данных 573 Наименование данных Значение данных Номер варианта генплана 1 Номер варианта типового этажа...
-
Строительная система, конструктивная система и конструктивная схема здания Строительная система здания - панельная полносборная . Конструктивная система...
-
Устройство водопровода При проектировании водопроводной сети необходимо стремиться к наименьшей протяженности водопроводов. Жилые здания высотой менее 12...
-
Исходные данные, Краткая характеристика системы водоснабжения - Водоснабжение и канализация здания
1. План типового этажа в масштабе 1:100 2. Генеральный план в масштабе 1:500 с указанием месторасположения соседних зданий, магистральных сетей...
-
Нормативные требования к микроклимату помещений. Расчетные параметры наружного воздуха Оптимальные значения относительной влажности воздуха находятся в...
-
Сравнение местных и центральных систем Как отмечалось выше, для климатизации квартир могут быть использованы либо местные, либо центральные системы...
-
При проектировании комплекса очистных сооружений необходимо не только наметить их размещение на плане отведенной под строительство площадки, но и...
-
Выбор системы и схемы трассировки канализации Для отведения сточных вод от санитарно-гигиенических приборов проектируют бытовую систему внутренней...
-
Расчет воздухообмена, Аэродинамический расчет системы вентиляции - Отопление и вентиляция здания
Нормируемые расходы воздуха: из кухни с электрической плитой - 60 м3/ч; из туалета и ванной комнаты - по 25 м3/ч; из жилой комнаты - 3 м3/ч на 1 м2...
-
Введение - Расчет системы отопления жилого здания
Состояние воздушной среды в помещениях определяется совокупностью тепловлажностного и воздушного режимов помещения. На тепловой режим здания оказывают...
-
Классификация систем отопления - Теплоснабжение зданий
Отопление помещений может быть конвективным и лучистым. К конвективному относят отопление, при котором температура воздухаподдерживается на более высоком...
-
Гидравлический расчет сети холодного водопровода N - количество приборов на расчетном участке, (шт.). =5,6л (норма расхода холодной воды в час...
-
Общественные здания и их комплексы - это искусственная среда, в которой протекают один или несколько взаимно связанных процессов общественной...
-
Для климатизации всех общественных помещений (таких как магазины, рестораны, аквапарки, физкультурно-оздоровительные комплексы) используются только...
-
Проектирование схемы нивелирования - Геодезический контроль осадок промышленного здания
Учитывая, что основным методом измерения осадок зданий и сооружений является метод геометрического нивелирования, предлагается осуществить проектирование...
-
Выбор расчетных параметров теплоносителя Расчетные параметры теплоносителя согласно требованиям санитарно-гигиенических норм, изложенные в СНиП...
-
Архитектурное проектирование жилых зданий
Научные проблемы: 1. Проблема решения взаимосвязи разнофункциональных структурных объемов, которые объединяются композиционным замыслом. 2. Проблема...
-
Здание как единая энергетическая система - Строительная теплофизика
Совокупность всех факторов и процессов (внешних и внутренних воздействий), влияющих на формирование теплового микроклимата помещений, называется Тепловым...
Система микроклимата - Проектирование автоматизированной системы управления зданием