استفاده از کنترل هوشمند در هواسازها جهت صرفه جویی انرژی

ارسال به دوست

 

 استفاده از کنترل هوشمند در هواسازها جهت صرفه جویی انرژی

 

بطور کلی هر هواساز از بخش های زیر تشکیل شده است:

*      یک عدد فن رفت[1]

*      دو عدد فن برگشت [2]

*      یک عدد کویل سرد [3]

*      یک عدد کویل گرم[4]

*      یک عدد اسپری رطوبت زن.

*      یک عدد فیلتر فن رفت.

*      یک عدد فیلتر فن برگشت.

*      یک مجموعه از دمپر های اکونومی شامل دمپر های هوای تازه، دمپر های هوای برگشت، دمپر های تخلیه.

*      4 الی 6 عدد دمپر زون کانال سرد و گرم.

 

هواساز با کانال برگشت

برای هواساز یک کلید سه وضعیتی خاموش / دستی / اتومات در نظر گرفته شده است تا سیستم را در حالت کنترل اتوماتیک، دستی و یا خاموش قرار دهد.

در وضعیت اتوماتیک، سیستم کنترل BMS فن هواساز را در حالتی روشن می کند که دمپر هوای تازه بسته باشد، سپس دمپر هوای تازه را باز می کند. با توجه به دمای هوای تازه هوای برگشت از اتاق و دمای هوای تغذیه و همچنین نقطه تعیین[5] دمای اتاق، کنترلر میزان باز و یا بسته بودن شیر های سرمایش و یا گرمایش را تنظیم می کند. این سیستم همچنین قادر است با تنظیم زمان روشن و خاموش شدن هواساز در ساعات غیر اداری و یا شب، به مقدار قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی صرفه جویی نماید. در تابستان سیستم سرمایش و در زمستان سیستم گرمایش کنترل شده و دمای مطلوب به دست خواهد آمد. از دیگر نکات حائز اهمیت در این نوع هواساز ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

*      تعیین دمای مینیمم و ماکزیمم در ساعات شبانه

*      در این هواسازها با توجه به کیفیت هوا میزان هوای تازه کنترل می شود و در ساعات پیش راه اندازی هوای تازه به صورت کامل بسته می باشد.

*      تعیین زمان راه اندازی به موقع تجهیزات بر مبنای دمای هوای خارج و داخل و اطلاعات روزهای قبل.

 

هواساز با هوای تازه

برای هواساز یک کلید سه وضعیتی خاموش / دستی / اتومات در نظر گرفته شده است در وضعیت اتوماتیک، سیستم کنترل BMS فن هواساز را در حالتی روشن می کند که دمپر هوای تازه بسته باشد، سپس دمپر هوای تازه را باز می کند. با توجه به دمای هوای تازه هوای برگشت از اتاق و دمای هوای تغذیه و همچنین نقطه تعیین دمای اتاق، کنترلر میزان باز و یا بسته بودن شیر های سرمایش و یا گرمایش را تنظیم می کند.

 

 

موارد ایمنی هواساز ها

در تمامی هواساز ها ترموستات برای جلوگیری از یخ زدن کویل گرمایشی تعبیه شده است که در صورت پایین بودن دمای ورودی به هواساز نقطه تعیین فراست (7 درجه سانتیگراد) هواساز به صورت اتوماتیک خاموش می شود.

لازم به ذکر می باشد که برای ایمنی بیشتر، خاموش شدن هواساز هم از طریق کنترلر و هم از طریق مدار های فرمان الکتریکی صورت می گیرد تا در صورت بروز مشکل در هر کدام، دیگری قابلیت از کار  انداختن هواساز را داشته باشد. همچنین برای روشن کردن مجدد هواساز بعد از بر طرف کردن آلارم می بایست ترموستات یخ زدگی راه اندازی مجدد[6] شود.همچنین میتواند به صورت اتوماتیک عملیات راه اندازی مجدد ترموستات نیز انجام شود.

فن هواساز ها مجهز به یک سوییچ اختلاف فشار بوده که جهت نمایش وضعیت عملکرد فن تعبیه شده است. در صورتی که سوییچ مورد نظر هیچ اختلاف فشاری را نشان ندهد هواساز خاموش می شود. (مانند آلارم فراست که این امر از طریق کنترلر و یا مدار زمان صورت می گیرد) در ابتدای راه اندازی هواساز کنترلر به میزان چند دقیقه (مثلا 3 دقیقه) به فن هواساز و در نتیجه سوییچ اختلاف فشار زمان می دهد تا سیستم هواساز راه اندازی و فشار ایجاد شود. در صورتی که پس از گذشت زمان مورد نیاز سوییچ اختلاف فشار عددی را نشان می دهد، آلارم اتفاق افتاده سیستم خاموش می شود و برای راه اندازی مجدد نیاز به راه اندازی مجدد  کردن آلارم می باشد.

تجهیزات فیلد[7]

*      عملگرها دتکتور هایی که بروی هواساز یا درون اتاق ها نصب شده اند، تجهیزات فیلد نام دارند. این تجهیزات عبارتند از:

*      شیر موتوری سرد و گرم

*      سنسور دمای کویل گرم و سرد

*      سنسور حفاظت از یخ زدگی

*      دتکتور های دمپر هوای تازه، برگشت و تخلیه

*      موتور های دمپر زون ها

*      سنسور دمای همای برگشت

*      سنسور کیفیت هوای برگشت (جهت اندازه گیری co2 گازهای مخلوط در هوا)

*      دتکتور دود در کانال

*      شیر برقی رطوبت زن

*      سنسور دمای اتاق

 

 

 اکنون به شرح پاره ای از وظایف تجهیزات فوق و استراتژی کنترلی که توسط BMS در هواساز انجام می شود می پردازیم.

 

1.کنترل دمای خروجی هواساز

در هواساز های فاقد سیستم کنترلی دمای خروجی از هوا ساز به هیچ عنوان کنترل نمی شود که این امر موجب افزایش شدید مصرف انرژی می گردد. در سیستم های کنترلی هواساز زیمنس با نصب یک سنسور در محل خروج هوا ساز و اتصال آن به کنترلر، دمای خروجی سنجیده می شود و کنترلر با توجه به دمای هوای تعیین شده شیرآلات هواساز را به نسبت های خاص خود باز یا بسته می کند.

هر یک درجه اختلاف در میزان دمای خروجی از هواساز می تواند مصرف انرژی را 5% تا 8% افزایش دهد. به طور مثال در صورتی که دمای خروجی از هواساز بر روی 20 درجه تنظیم گردد و هوا ساز به علت مناسب بودن هوای بیرون و یا کاهش بار ساختمان (کاهش عبور و مرور) و .... به دمای 19 یا 18 درجه برسد این دمای خروجی تاثیر بسزایی در مصرف انرژی خواهد داشت.

در کشور ژاپن جهت صرفه جویی در مصرف انرژی دمای آسایش در تابستان از 25 درجه به 28 درجه افزایش یافته که این امر موجب کاهش مصرف انرژی به میزان 36% شده است. (البته کارکنان اجازه خواهند داشت بدون داشتن کراوات در محل کار خود حاضر شوند.)

 

2. روشن و خاموش شدن هواساز ها

توسط برنامه کنترلر، روشن شدن هواساز در صبح محاسبه می شود، بطوریکه در زمان ورود کارمندان دمای اتاق به حد مطلوب رسیده باشد. پس از روشن شدن فن، ابتدا دمپر هوای تازه کاملا باز و دمپر هوای برگشت کاملا بسته می شود. سپس نقطه تعیین دمای مخلوط این دو هوا طبق یک تابع شیب[8] آرام آرام به مقدار محاسبه شده خود نزدیک میشود و دمپر های هوای تازه و برگشت به جهت رسیدن دمای هوای مخلوط به این نقطه تعیین به تدریج شروع به عمل کردن می نمایند. در طول شب و یا صبح زود چنانچه آنتالپی هوای بیرون نسبت به آنتالپی هوای درون مناسبتر باشد، هواساز روشن شده و با باز کردن کامل هوای تازه باعث تخلیه و تازه نمودن هوای درون و همچنین استفاده از انرژی مجانی هوای بیرون می شود.

2.1. قابلیت برنامه ریزی هواساز ها

کنترلر های قابل برنامه ریزی برای خاموش کردن هواسازها در ساعات تعطیلی مجموعه ها (ادارات ورزشگاه ها و...)می باشند. در این ساعات کنترلر دمپر های هوا ساز و همچنین مسیر جریان به سمت کویل های هواساز را بسته تا هم از ورود هوای بیرون در مدت زمان خاموشی هواساز به مجموعه جلوگیری کند و همچنین با بستن اب ورودی به کویل در مصرف انرژی در مدت زمان خاموشی صرفه جویی نماید.

 

3. کویل گرم و سرد

پس از آنکه هوای مخلوط به درجه تنظیم خود رسید وارد کویل سرد می شود در آنجا نیز سنسور هایی برای اندازه گیری دما وجود دارد و شیر گرم و سرد طوری کنترل می شود که دمای کویل ها به مقدار مطلوب برسد.

3.1.  شیرآلات سه راهه با دقت بسیار بالا

شیرآلات کنترلی در انواع مختلف برنجی، چدنی و برنزی در سایز های مختلف با کارایی های بالا در هواساز ها مورد بهره برداری قرار می گیرند.

 

4. کنترل دمای زون ها

دمپر های زون ها که در آخرین بخش در خروجی هواساز قرار دارند با توجه به دمای زون ها و نقطه تعیین آنها طوری کنترل میشوند که با ترکیب صحیحی از هوای گرم و سرد بتوانند دمای اتاق ها را به حد مطلوب برسانند.

4.1.  موتوردمپر

موتور دمپر های مخصوص با دارا بودن یک سنسور اضافه این قابلیت را دارند تا در موارد آتش سوزی سیستم هواساز را قطع کرده و دمپر ها را بسته تا از ترکیب شدن بیشتر اکسیژن با آتش جلوگیری به عمل آید.

 

5. تنظیم رطوبت زن

در کانال برگشت، سنسور اندازه گیری میزان رطوبت وجود دارد، با توجه به عدد قرائت شده توسط این سنسور و مقایسه آن با نقطه تعیین رطوبت، شیر برقی رطوبت زن به صورت PWM[9] فرمان روشن گرفته تا بتدریج رطوبت زون ها به میزان مطلوب برسد.

 

6. تنظیم CO2

همچنین در کانال برگشت، سنسور  اندازه گیری CO2 وجود دارد، با توجه به میزان CO2 موجود در هوا برگشت و مقایسه آن با مقدار تنظیمی  نقطه تعیین برای داخل ساختمان، دمپر هوای تازه شروع به کار مینماید بطوریکه بتدریج بتواند با ورود هوای تازه میزان CO2  را در حد قابل قبولی نگه دارد.

 

7. سنسور های اختلاف فشار[10] (DPS) کنترل فن و فیلتر

فن های رفت و برگشت به دتکتور های اختلاف فشار مجهز شده اند. پس از فرمان روشن شدن به فن ها و پس از اندکی تاخیر جهت رسیدن دور موتور به حد نامی، سوییچ های اختلاف فشار توسط BMS بررسی میشود و چنانچه این سوییچ ها عمل نکرده باشد، به معنی عدم کارکرد فن می باشد. بنابراین بلافاصله به فن ها دستور خاموش داده و با ثبت گزارش و فرستادن آلارم اپراتورها را برای تعمیر آن آگاه می سازد. آلارم تعویض فیلتر نیز توسط DPS انجام می شود.

 

8. ترموستات یخ زدگی

این ترموستات در مسیر هوای مخلوط قرار دارد و در صبح زمستان و در زمان استارت هواساز چنانچه دمای هوای مخلوط به کمتر از میزان نقطه تعیین این ترموستات برسد و امکان یخ زدگی کویل گرم وجود داشته باشد بلافاصله فرمان بسته شدن دمپر های هوای تازه و باز شدن کامل شیر گرم و به دنبال آن خاموش شدن فن برگشت صادر می شود.

 

9. اتصال به سنسور هوای بیرون

کنترلر های دارای قابلیت اتصال به سنسور هوای بیرون که با توجه به دمای هوای بیرون دمای آسایش را تنظیم می کنند.

 

10.  اتصال به شبکه اتوماسیون ساختمان BMS

کنترلر ها با شبکه شدن به یکدیگر باعث ایجاد سهولت در کنترل تمامی هوا ساز های یک مجموعه می گردند، و امکان کنترل یکپارچه هواساز ها را فراهم می نمایند.

 


[1] Supply Air Fan

[2] Return Air Fan

[3] Cold Deck

[4] Hot Deck

[5] Setpoint

[6] Reset

[7] Field Equipment

[8] Ramp

[9] Puls width mudolation

[10] Pressure sensors