قبل از بررسی کنترل در تهویه مطبوع نیازمند یک تعریف مشخص در مورد آن هستیم
مطابق تعریف شرکت هانیول کنترل در سیستم های تهویه مطبوع به معنای توانایی ایجاد یک محیط راحت برای سرنشینان ، هزینه انرژی را بهینه نماید ، بهبود بهره وری کارکنان ، تسهیل تولید کارآمد ، کنترل دود در صورت آتش سوزی ، و از عملکرد رایانه و ارتباطات از راه دور پشتیبانی نماید.
حال با توجه به تعرف فوق و همچنین جهت گیری این مقاله تعریف مشخص زیر را به عنوان اصول کاری سیستم های کنترل در تهویه مطبوع در نظر خواهیم گرفت
کنترل در تهویه مطبوع به معنای تثبیت شرایط آسایش , محافظت از سیستم ها و تجهیزات و همچنین افزایش بهره وری و کاهش مصرف انرژی می باشد.
تثبیت شرایط آسایش :
به معنای ایجاد شرایط دمایی , فشار , رطوبت و وزش باد مطابق با استاندارد محیط کاربری و همچنین درخواست و نیاز بهره بردار عمل نمود
محافظت از سیستم ها و تجهیزات :
به معنای کنترل شرایط کارکرد تجهیزات تهویه مطبوع در حالت سرمایش جهت جلوگیری از یخ زدگی و همچنین در شرایط گرمایش جهت جلوگیری از بالا رفتن دما. در همین راستا طراح سیستم های کنترل بوسیله تجهیزات موجود می بایست پیش بینی هرگونه آسیب به دستگاه ها را از قبل انجام دهد و جهت جلوگیری از آنها برنامه ها و استراتژی های مربوطه را اجرایی کند
افزایش بهره وری و کاهش مصرف انرژی :
به معنای کنترل سیستم تهویه مطبوع در سه بخش تولید انرژی , انتقال انرژی و بخش بهره برداری انرژی می باشد. هر چه این میزان کنترل دقیق تر و منطقی تر باشد کارکرد تجهیزات با فشار کمتر , هدف مند تر و در نتیجه آن عمر سیستم بالاتر می باشد.
بخش های قابل کنترل در یک سیستم تهویه مطبوع
حال جهت بررسی سیستم های کنترل در پروژه های ساختمانی می بایست اصول کاری سیستم کنترل را در نظر بگیریم
اصول کاری سیستم های کنترل بر اساس(گرفتن اطلاعات) (آنالیز اطلاعات و تطابق آنهاو تصمیم گیری) (ارسال فرمان عکس العمل و توسط تجهیزات) می باشد
مطابق دستورالعمل هانیول تجهیزاتی که شامل تجهیزات و چرخه های کنترل شونده تقسیم بندی میشوند بصورت زیر طبقه بندی می گردند
- سیستم هایی که با جریان هوا کار میکنند - مانند هواساز ها - فن کویل ها و ....
- سیستم های سرمایشی - مانند چیلر و برج خنک کننده
- سیستم های دمنده - مانند فن ها
- سیستم های گرمایشی - ماننده بویلر ها
در تمامی سیستم های می بایست به تثبیت شرایط آسایش - افزایش بهره وری و نگهداری و محافظت تجهیزات توجه شود.
با توجه به گسترده بودن مباحث کنترل در تمامی بخش ها , در این مقاله به بررسی یک سیستم متداول و معرفی شرایط آنها می پردازیم و سایر سیستم های کنترلی نسبت به شرایط پایه قابل بررسی و برنامه ریزی می باشد.
سیستم های هوارسان
هوارسان (هواساز) تک منطقه ای جهت تامین هوای تازه با کویل های آب گرم و سرد و فن دور ثابت
ساده ترین و در عین حال معمول ترین نوع هوارسان کارکرد بصورت تک منطقه ای و با فن دور ثابت , مناسب جهت تامین هوای تازه مجتمع هاری تجاری , مکان های آموزشی , اداری و مسکونی. دارای دو سری کویل سرمایش و گرمایش با توان مناسب جهت رساندن هوای بیرون به دمای مورد نظر طرح
این نوع هوارسان ها بصورت صد درصد تامین کننده تولید میشوند و امکان برگشت هوا از منطقه کاربری در آنها پیش بینی نشده است.این به آن معنا است که کویل حرارتی یا سرمایی انها قادر خواهد بود در هر لحظه هوای بیرون را بصورت صد درصدی با گذراندن از فیلتر فلزی و کیسه ای تبدیل به هوای تازه قابل استفاده در محیط بهره برداری نماید
قابلیت ها و موارد کنترلی در طرح فوق:
قابلیت برنامه ریزی زمانی کارکرد توسط سیستم کنترلر مرکزی :
این قابلیت سبب کارکرد دستگاه در شرایط بهینه می گردد , مثلاً یک مجتمع آموزشی در ساعات غیر کاری نیازی به تامین هوای تازه نخواهد داشت و خواموش شدن هوارسان سبب کاهش مصرف انرژی و طول عمر بیشتر تجهزات می گردد. همچنین این قابلیت سبب افزایش سطح آسایش محیز کاری می گردد بگونه ای که مثلاً در یک محیط اداری در زمستان که شروع کار ساعت 8 صبح می باشد , با برنامه ریزی صحیح کنترلر میتوان مثلاً فرمان کارکرد دستگاه از ساعت 6 صبح را صادر نمود به این صورت آن اداره در شروع کار کارمندان دارای هوای گرم مطبوع و سرشار از هوای تازه می گردد که این امر سبب افزایش بهره وری کاری کارمندان می گردد.
کنترل دمپر هوای ورودی توسط کنترلر دستگاه :
این مسله سبب کنترل میزان دقیق هوای تازه ورودی با توجه به فیدبک سنسور دی اکسید کربن در مدلهایی که هوای برگشت دارند و همچنین محافظت از کویل هواساز در فصل سرد جهت جلوگیری از یخ زدگی در زمانی که موتوردستگاه خاموش میشود.
کنترل شیرهای مدار هیدرولیک :
دو قسمت کنترل شونده دستگاه هوارسان شیر برقی سه راهه گرم و سرد می باشد. این کنترل سبب میشود که کنترلر دستگاه با توجه به دمای خواسته شده توسط بهره بردار که سنسور آن در قسمت خروجی می باشد , میزان دبی آب ورودی به کویل ها را کنترل کند و اجازه بالا رفتن دما در زمستان و همچنین پایین آمدن دما در تابستان نگردد.
جلوگیری از یخ زدگی دستگاه و محافظت از آن :
یکی از مهمترین کارکرد های سیستم کنترلی محافظت از دستگاه می باشد و چنانچه این کارکرد وجود نداشته باشد احتمال آسیب جدی به دستگاه وجود خواهد داشت. مثلاً در زمستان در زمانی که به دلیل رسیدن به دمای مناسب شیرکنترلر به شیر برق دستور برگشت کامل آب را میدهد . به دلیل وجد دمای زیر صفر یا نزدیک صفر در زمستان و مکش میزان زیاد هوای سرد امکان یخ زدگی و ترکیدگی کویل قطعاً وجود خواهد داشت. از این رو استراتژی محافظتی کنترلر هواساز بصورت کنترل دمای کویل توسط سنسور انتی فریز و همچنین پایش هوای بیرون توسط سنسور هوا که در در مکش هوارسان نصب شده است اتفاق می افتد. روش کار آن به این صورت است که در زمان رسیدن دمای بیرون و کویل به دمای بحرانی یخ زدگی , همزمان موتور دستگاه خاموش شده و دمپر هوای ورودی بصورت کامل بسته خواهد شد و پس از آن شیر برقی آب گرم را به درون کویل هدایت میکند.
محافظت از موتور دستگاه و کنترل آن :
با پایش مستمر فشار دو سمت موتور دستگاه , چنانچه فشار پیش روی موتور بصورت غیر قابل قبولی افزایش یابد و معنای آن بسته شدن مسیرهای متعدد خروج هوا از دریچه ها باشد , امکان آسیب به موتور و داغ شدن آن وجود دارد , در این مرحله کنترلر دستور خاموش شدن موتور را خواهد داد. البته در سیستم های حجم متغیر این سیستم کنترل دستور به تغییر حجم هوای خروجی بوسیله کنترل دور موتورمیکند که البته چنانچه سیستم بزرگ باشد نیاز به وی ای وی ها جهت تنظیم سرعت وفشار هوا می باشد.
عکس العمل دستگاه در زمان اعلام آتش سوزی :
یکی از مهم ترین مسایل در مورد هوارسان ها عملکرد آنها در زمان آتش سوزی می باشد.مهمترین عامل در پیشرفت حریق در یک ساختمان وجود هوا می باشد , پس چنانچه سنسورهای اعلام حریق به کنترلر دستگاه اعلام آتش سوزی نمودند , سریعاً می بایست موتورهواساز خاموش و دمپرهای هوای تازه بسته شود و پس از آن سیستم های تزریق هوای تازه بصورت فشار مثبت در راه پله ها عمل نمایند. همچنین در صورت وجود اگزاست فن در ساختمان می بایست تمامی آنها جهت تخلیه دود به کار بفتند.
سنجش اختلاف فشار دو سمت فیلترهای هوارسان :
بوسیله سنسور اختلاف فشار که در باکس فیلتر هوارسان تعبیه شده است. در زمان کثیف شدن و پایین امدن راندمان فیلتر که سبب افزایش فشار به موتور نیز می گردد , کنترلر سیستم اعلام خطا میکند و نیروی تعمیر و نگهدار در جریان تعویض یا تمیز کردن فیلتر قرارداد خواهد گرفت. این مسله در نقاط حساس که فیلتر هایی با حساسیت بیشتری مانند هپا دارند مهم میشود , مثلاً فیلترهای هواساز اتاق عمل در یک بیمارستان .
خلاصه عملکرد فوق بصورت طبقه بندی آسایش-محافظت-بهره وری
مواردی که سبب تثبیت شرایط آسایش در پروژه می گردد
- برنامه ریزی خاموش شدن و روشن شدن دستگاه مطابق زمانبندی
- کنترل دمپر هوای تازه جهت تامین هوای تازه مورد نیاز
- کنترل تدریجی جریان آب سرد و گرم جهت به دما رسیدن و تثبیت دمای آرامش
- بررسی کیفیت فیلتر هواساز جهت حفظ کیفیت هوای خروجی
- کنترل خاموش شدن و روشن شدن فن جهت تثبیت دمای هوای محیط
مواردی که سبب محافظت تجهیزات می گردد
- کنترل روشن و خاموش شدن دستگاه جهت کاهش کارکرد غیر ضروری آن
- کنترل دمپر هوای تازه , جهت حفاظت از کویل در زمان خطر یخ زدگی
- کنترل شیرهای برقی جهت جلوگیری از یخ زدگی کویل
- پایش مستمر دمای هوای بیرون و دمای کویل جهت جلوگیری از یخ زدگی کویل
- کنترل مستمر اختلاف فشار دو سمت فن , جهت کاهش فشار ناشی از بسته بودن مسیر هوا
- کنترل اختلاف فشار دوسمت فیلتر جهت افزایش راندمان فیلتر و کاهش فشار مکش روی فن و موتور
- خاموش کردن هواساز در مواقع آتش سوزی و بستن مسیر ورود اکسیژن جهت قطع سرایت آتش
مواردی که سبب افزایش بهره وری و همچنین کاهش مصرف انرژی می گردد
- امکان زمانبندی کارکرد دستگاه توسط کنترلر , سبب کاهش قابل توجه مضرف انرژی و فشار برروی تجهیزات موتورخانه در زمانی که ساختمان در حال بهره برداری نمی باشد
- کنترل جریان آب سرد و گرم ورودی به هواساز توسط شیرهای سه راهه , جهت کاهش انرژی و بازگشت جریان مازاد سیال به خط اصلی
- کنترل میزان هوای تازه در مدلهای داراب برگشت هوای , و کاهش مصرف انرژی روی کویل ها بوسیله تنظیم درصد هوای تازه
- کنترل فشار دو سمت موتور و خاموش کردن یا پایین اوردن دور آن در زمان هایی که دریچه ها بسته هستند سبب کاهش مصرف برق موتور می گردد
- پایش اختلاف فشار دو سمت فیلتر سبب , افزایش رانمان کاری فیلتر , کاهش فشار روی موتور می گردد
استراتژی کنترل یک هواساز مطابق سیستم کنترلی شرکت هانیول
نتیجه گیری :
در تمامی موارد کنترلی می بایست سه اصل مهم کنترل تجهیزات را در نظر گرفت , المان ها و ابزارهای کنترل مانند انواع شیرآلات , سنسورها , موتورها و ... را شناخت و با بررسی شرایط نسبت به انتخاب تجهیزات اقدام نمود.
مهمترین مسله در سیستم های کنترل آن است که چنانچه چزخه های کنترل بصورت ناقص اجرا گردند , امکان آسیب به سیستم بسیار زیاد خواهد شد. مثلاً استفاده از شیر موتوری بدون داشتن موتور دمپر و سنسور آنتی فریز به معنای از بین رفتن کویل گرمایش در فصل زمستان به دلیل یخ زدگی می باشد.
