ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РЕГУЛИРОВАНИЯ

При автоматизации процесса регулирования в пределах. каждого контура возможны различные решения схем. Выбор схемы автоматиза­ции связан с анализом кратковременных суточных изменений режимов работы систем кондиционирования. Он определяется динамическими свойствами системы и предъявляемыми требованиями по точности ре­гулирования, быстродействию и другим показателям.

Для систем кондиционирования различного назначения эти требо­вания варьируются в довольно широких пределах. Например, для ком­фортного кондиционирования допустимы колебания tB до ±1 (1,5) °С, Фв до ±10%, для технологического кондиционирования — tB до ±0,5 (1)°С, фв до ±5%, для специальных систем — tB до ±0,1°С, фв до ±2%. Регулирование приточных вентиляционных систем, как правило, осуществляется только в зимнее время, регулирование систем конди­ционирования — в течение всего периода эксплуатации.

По своим динамическим свойствам системы кондиционирования и обслуживаемые ими помещения относятся к объектам с распределен­ными параметрами, нестационарные процессы в которых описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Аналитиче­ское решение таких уравнений крайне затруднительно, поэтому для инженерных расчетов пользуются упрощенными зависимостями, пол­ностью справедливыми только для объектов с сосредоточенными пара­метрами. Элементы систем кондиционирования воздуха рассматривают­ся как инерционные объекты, работающие с запаздыванием.

Анализ суточных изменений расчетных режимов работы систем кондиционирования с учетом нестационарности процессов, происходя­щих в них, позволяет определить тепловые нагрузки, действующие на системы, и характер их изменения. Такой анализ выполняется по раз­личным методикам, основанным на частных решениях исходной систе­мы дифференциальных уравнений. Разработана методика, основанная на теории теплоустойчивости [10], положения которой применимы для количественной оценки динамических свойств и элементов систем конди­ционирования воздуха.

Средства автоматизации должны соответствовать требуемой точ­ности поддержания параметров. Устройства автоматики принципиаль­но могут обеспечить любую степень точности поддержания параметров, но бесполезно добиваться точного регулирования, если этого не требу­ет функциональное назначение обслуживаемых помещений или если сама система кондиционирования не способна в необходимой мере реа­гировать на сигналы регуляторов. Ни по практическим, ни по экономи­ческим соображениям не следует выбирать устройства автоматики, обеспечивающие более точное регулирование, чем это требуется, и отягощать систему специальным сложным оборудованием. Системы кондиционирования воздуха эксплуатируются в течение многих лет, по­этому наилучшей будет простейшая надежная система автоматики, даю­щая необходимый эффект.

А — двух - и трехпозиционного; б — пропорционального и пропорционально-интегрального; в — интег­рального; д — датчик, чувствительный элемент которого воспринимает изменение регулируемого параметра; 3 — задающий элемент, определяющий заданный уровень регулируемого параметра; бс — блок сравнения, у — усилитель; р — реле, им— исполнительный механизм; ро — регулиру­ющий орган, осуществляющий процесс дросселирования подачи рабочей среды или энергии (клапан, заслонка); ос — блок отрицательной обратной связи (жесткой или гибкой), иэ — импульсный элемент

В системах кондиционирования воздуха, как правило, применяют­ся электрические или пневматические приборы автоматического регули­рования (рис. XXVI.3), осуществляющие следующие алгоритмы регу­лирования: двух - и трехпозиционный, пропорциональный, интеграль­ный, пропорционально-интегральный (изодромный)[16].

Позиционные регуляторы применяют главным образом в схемах защиты калориферов первой ступени подогрева и реверса воздушных клапанов при /н>/4, иногда их применяют в контурах регулирования температуры приточного воздуха или воздуха в помещении, если допус­тимы достаточно большие колебания параметров.

В контурах регулирования tB и срв большинства систем ком­фортного и технологического кондиционирования применяют пропор­циональные (П) или интегральные (И) регуляторы. П-регуляторы об­ладают большим быстродействием, но осуществляют процесс регули-

Рования с ошибкой, величина которой пропорциональна возмущающе­му воздействию на систему автоматического регулирования. В систе­мах с И-регуляторами ошибка регулирования меньше, однако они об­ладают и меньшим быстродействием.

Выбор того или иного регулятора следует обосновывать соответ - ствуюііїим расчетом. В проектной практике выбор осуществляют глав­ным образом по опыту наладки и эксплуатации подобных систем.

Пропорционально-интегральные регуляторы, сочетающие в себе преимущества П - и И-регуляторов, применяют в основном в специаль­ных системах кондиционирования воздуха, обеспечивающих поддержа­ние заданных параметров с высокой точностью.

Повышения качества автоматического регулирования можно до­биться не только усложнением алгоритма, но и совершенствованием контура регулирования путем введения дополнительных корректирую­щих устройств.

Применительно к обычным системам кондиционирования воздуха возможные схемы контуров регулирования приведены на рис. XXVI.4 и XXVI.5.

Точность поддержания параметров зависит от принятого алгоритма регулирования, а также от места расположения чувствительных эле­ментов датчиков температуры или влажности (особенно устанавлива­емых в помещениях). Необходимо учитывать, что поддерживать, на­пример, температуру с отклонениями в пределах ±0,5° в точке уста­новки чувствительного элемента не представляет существенных труд­ностей, однако на некотором расстоянии от датчика температура зави­сит от неконтролируемого и весьма сложного процесса лучисто-кон - вективного и струйного теплообмена в помещении. Поэтому в некото­рых случаях в помещениях должно быть установлено несколько дат­чиков, причем выбор их положения необходимо обосновать анализом теплового режима зоны помещения, в которой должны поддерживать­ся заданные параметры микроклимата. Та или иная схема регулирова­ния должна быть выбрана на основе расчета надежности и обеспечен­ности заданных режимов и технико-экономического анализа.

В последнее время начинают применяться автоматические системы каскадно-связанного регулирования, в которых для улучшения качест­ва регулирования устраиваются дополнительные связи между каскада­ми (контурами).