03061, Украина, Киев
пр-т Отрадный, 95. оф. 405
тел/факс:
(044) 225 29 21
(044) 225 29 22
e-mail info@k-eng.com.ua
Реконструкция системы холодснабжеия ТЦ "МАЙДАН", г. Черновцы, ул. Героев Майдана, 71.
Монтаж холодильной машины Clint с внесением изменений в систему трубопроводов контура холодоснабжения.
Реконструкция системы холодснабжения ТЦ "МАЙДАН", г. Черновцы, ул. Героев Майдана, 71.
Разработка проекта реконструкции системы холодоснабжения ТЦ "МАЙДАН" и монтаж чиллера Daikin, EWAQ180.
Статьи |
Обзор рынка мультизональных систем (Часть 3)
Автор продовжує розглядати конструктивні особливості та інші технічні тонкощі зовнішніх блоків і додаткові корисні функції, які відрізняють сучасні мультизональні системи і роблять роботу
монтажника, проектувальника та наладника трохи легшою. На закінчення розглянутий широкий вибір алгоритмів керування як окремими блоками системи та системами, так і всім комплексом
систем кондиціонування будинкy.
Збільшення потужності VRF-систем
Сьогодні усі виробники, що працюють у різних цінових сегментах ринку, представляють на ринку систему з єдиним контуром
холодоагент у , до якої входить декілька зовнішніх блоків. Її відмінність полягає у системі фреонопроводів, яка об’єднує зовнішні
блоки за наявності або відсутності лінії вирівнювання рівня мастила в компресорах зовнішніх блоків, сумарній холодопродуктивності такої модульної системи та кількості зовнішніх блоків, об’єднуваних в один модуль. У попередній частині статті на рис. 13 (Холод 6/2010) читач міг бачити приклад системи VRVIII Daikin сумарною холодопродуктивністю 150 кВт, що складається з трьох зовнішніх блоків, об’єднаних в одну систему. Як бачимо, легко підрахувати, що для забезпечення сумарної потужності 540 кВт сьогодні достатньо лише десяти зовнішніх блоків. Кількість приблизна, оскільки продуктивність кожного з таких модулів визначається проектним рішенням.
У випадку з обладнанням стандарт-класу ми бачимо відмінність у максимальній продуктивності модуля й кількості зовнішніх блоків, об’єднуваних в один модуль. Однак це суттєво не впливає на загальну тенденцію розвитку мультизональних систем. Тенденції
до витіснення чилерів середньої потужності або як мінімум до високої конкуренції з ними у системах кондиціонування багатофункціональних будівель помітні в усіх розробках. Розподілення за потужністю досить умовне, оскільки на сьогодні чилери представлені в діапазоні потужностей від 5 кВт (міні-чилери зі спіральними або ротаційними компресорами) до 12—15 МВт (чилери з відцентровими компресорами).
«А як справи з надійністю модульних систем?» — запитає той, хто зробив свій вибір на користь мультизональних. Адже не секрет, що в розпалі конкурентної боротьби за клієнта багато продавців вдаються до некоректних прийомів, розповідаючи жахливі
історії про те, що станеться з кліматом у приміщенні, якщо один із компресорів модульної системи вийде з ладу. Однак є переконливі аргументи на користь цього рішення.
Хай не боїться шановний читач новітнього рішення, що грунтується на принципах змінної витрати холодоагенту. Мультизональні системи недарма одержали другу назву — «високоінтелектуальні». Складно
визначити, чого в них сьогодні більше, сучасних досягнень у сфері холодильної техніки чи у сфері електроніки.
На рис. 14 можна бачити, що відбувається з модульною системою у випадку виходу з ладу одного з блоків.
У будь-якій модульній системі один із блоків призначається головним. Робиться це у процесі налагодження системи під час запуску. У такому режимі, назвемо його стандартним, система працює, обслуговуючи чудовий офіс або готель. Але ніхто не застрахований від проблем у наш непростий час. З якоїсь причини вийшов з ладу один із блоків модульної системи, нехай це буде головний блок. Що ж робити? Невже працівники або гості готелю змушені будуть страждати від спеки? Ні, шановний читачу! За допомогою нескладних для фахівця налаштувань ми виводимо з роботи несправний блок і призначаємо головним інший блок системи.
Табл. 7. Обмеження у випадку відновлення працездатності VRF-системи з двокомпресорним блоком |
Табл. 8. Обмеження у випадку відновлення працездатності VRF-системи з трикомпресорним блоком |
От і все. Робота системи відновилася, і достатній рівень комфорту буде забезпечений . Зрозуміло, два блоки не зможуть розв’язати завдання в повному обсязі. Зрозуміло, що будуть і незначні втрати сумарної холодопродуктивності. Але, погодьтеся, перебувати в приміщенні, температура в якому дорівнює зовнішній, або в приміщенні, в якому вона 5—7 градусів нижча, — це, як кажуть
в Одесі, дві великі різниці!
Однак і це не всі можливості сучасних мультизональних систем. На рис. 15 показано, що відбувається, якщо в одному з блоків
системи вийшов з ладу один із декількох компресорів. Знову (зміною настроювань на платі керування зовнішнім блоком) ми відновлюємо працездатність системи. Зрозуміло, і в цьому випадку є певні обмеження. Суть обмежень показана в табл. 7 і 8 і не потребує додаткових коментарів.
Рис. 14. Робота модульної мультизональної системи з несправним блоком |
Зведемо в одну таблицю деякі показники сучасних зовнішніх
блоків мультизональних систем, щоб читач міг побачити те, про що так докладно ішлося вище.
Зрозуміло, я описав не всі функціональні можливості обладнання. Є ще багато додаткових корисних сервісних функцій, які відрізняють сучасні мультизональні системи і роблять працю монтажника, проектувальника, наладника і сервісного інженера трохи легшою. Проте в межах навіть великої статті складно описати їх усі. Тому я і торкнувся тільки основних.
Управління мультизональними системами
Проте прийшов час поговорити і про системи управління, без яких немислима жодна сучасна система кондиціонування, а тим більше мультизональна інтелектуальна система VRF. Сучасні системи управління поділяються на індивідуальні, групові та централізовані з можливістю управління через Інтернет. Кожна з систем складається з певної кількості компонентів, або пристроїв, що входять до неї, і виконує певний набір функцій. Тому зупинимося на кожній із них докладніше, щоб читач мав повне уявлення не тільки про способи управління ними, але і їх функціональні можливості.
Індивідуальні системи управління
Кожен внутрішній блок мультизональної системи, незалежно від його типу, комплектується індивідуальним пультом управління. Зовнішній вигляд пультів від різних систем представлений на рис. 16.
Рис. 15. Робота блока VRF-системи за умови виходу з ладу одного з декількох компресорів |
Як правило, використовуються проводові пульти управління. Проте є можливість комплектування внутрішніх блоків інфрачервоними пультами, якщо, наприклад, проводовий пульт складно вписати в інтер’єр. Сам пульт кріпиться на стіну і від нього до внутрішнього блока прокладається один двопроводовий кабель. Ці пульти, на мій погляд, найбільш функціональні. Крім основних властивих усім подібним пристроям, функцій (установлення бажаної температури у
приміщенні, режиму роботи, швидкості вентилятора, поточного часу тощо) ці пульти дають змогу діагностувати роботу внутрішнього блока, до якого він підключений, а в окремих випадках — на спеціальному сервісному рівні — системи в цілому.
Рис. 16. Зовнішній вигляд пультів управління мультизональними системами |
Але користувача, мабуть, тема сервісного доступу мало цікавить. Як правило, найбільша увага приділяється конструкції пульта та його побутовим функціям, освоєння яких не потребує спеціальної підготовки. У зв’язку з цим я не стану детально описувати можливості індивідуальних систем, оскільки фахівці добре їх знають, а користувач зможе дістати необхідні для нього знання, прочитавши
інструкцію з експлуатації. Відзначу тільки, що за певних умов один проводовий пульт може управляти роботою декількох внутрішніх
блоків, якщо вони, наприклад, обслуговують одне приміщення. Це дає змогу не тільки зменшити інвестиційні витрати, але й уникнути монтажу на стіні декількох пультів.
Табл. 9. Характеристики сучасних зовнішніх блоків мультизональних систем на прикладі блоку потужністю 10 к. с. (28 кВт) |
Групові системи управління
Як зазначалося вище, завдання групового управління можуть розв’язуватися й за допомогою одного індивідуального пульта. Проте що робити, якщо внутрішні блоки обслуговують різні за призначенням і за розміщенням приміщення? Іншими словами, як управляти системою, до складу якої входить декілька систем?
Сьогодні виробники пропонують широкий вибір таких пристроїв. Це можуть бути центральні контролери, прості контролери, що дають змогу тільки вмикати й вимикати внутрішні блоки, контролери із сенсорними дисплеями, що мають сучасний інтерфейс і чудово відображують роботу системи. Де ж застосовувати ці чудеса техніки і чи є якісь умови, що обмежують можливості цих пристроїв? Почнемо зі сфери застосування. Як правило, ці системи управління використовуються в невеликих офісних або готельних комплексах. Вони дають змогу управляти внутрішніми блоками, що обслуговують різні приміщення з одного місця — диспетчерської. Цим пристроям властиві всі функції, про які йшлося в розповіді про індивідуальний пульт управління, проте є і спрощені моделі. Чому в невеликих, запитає читач?
Річ у тому, що один центральний контролер може управляти роботою до 64-х внутрішніх блоків, розділених на чотири зони
і підключених до 16-ти (три системи з чотирьох зовнішніх блоків кожна) зовнішніх блоків. Саме цією обставиною і обмежена сфера застосування таких контролерів. Чого вони не можуть ще?
Рис. 17. Центральні керувальні контролери з розширеними можливостями класу «економ» (а) та більш потужний (б) |
Зважаючи на спрощеність і, відповідно, нижчу вартість, ці контролери не мають вбудованих таймерів. Тому якщо необхідно ввести часовий чинник в управління системою в цілому, потрібен
додатковий таймер, виконаний у вигляді окремого пристрою. Таймер дає змогу програмувати денний і тижневий розклад кожного
внутрішнього блока, підключеного до центрального контролера. Наприклад, треба, щоб внутрішні блоки, що обслуговують зал
нарад, вмикалися по вівторках і п’ятницях о 8-00, оскільки в 10-00 починається традиційна нарада, яка триває 12-14 годин. У інші дні зал не використовується, оскільки є багато невеликих кімнат для переговорів. Зважаючи на ці умови і програмується таймер. Також можна точно розрахувати час, коли внутрішні блоки автоматично вимкнуться.
Таким чином усувається горезвісний людський чинник та економляться гроші в період експлуатації. Так само можна програмувати роботу всіх інших внутрішніх блоків, управляючи не тільки ввімкненням-вимкненням, але і температурою в обслуговуваних приміщеннях. Наприклад, робочий день в офісі починається о 9-00 і закінчується о 18-00. Вихіднідні, як це прийнято, субота і неділя. Навіщо експлуатувати системи на повну потужність у нічний час і вихідні, даремно витрачаючи кошти? За допомогою таймера і центрально го контролера легко можна задати режим роботи всіх внутрішніх блоків, об’єднаних у єдину систему управління. Відпадає необхідність програмувати кожен окремий індивідуальний пульт управління, витрачаючи на цей час технічного персоналу.
Більш того, від індивідуальних пультів можна і зовсім відмовитися! Річ у тому, що у випадку централізованого управління, а точніше під
час його налагодження, індивідуальний пульт необхідний тільки для того, щоб привласнити внутрішньому блоку персональну адресу в
системі (номер зони та групи й індивідуальний номер у зоні та групі). Після цього пульт можна вимкнути, і всі функції управління пе реходять до центрального контролера.
«Що ж це дає мені як користувачу?» — запитає той, хто ще не має досвіду експлуатації таких систем. — «Як Вам повезло, що у Вас
немає таких проблем!» — скаже досвідчена людина. А суть проста, як яйце! У населеному офісі, де в різних приміщеннях працює багато
людей різної статі, віку, стану здоров’я неможливо дійти спільного рішення щодо бажаної температури у приміщенні. Контролювати
відчинення вікон так само досить складно (на системах контролю економлять під час будівництва).
Рис. 18. Потужний контролер Melco AG-150A |
Ось і виходить, що в одних приміщеннях задають мінімальне значення бажаної температури й відчиняють вікна, а в інших виставляють режим роботи, неможливий на даний момент для системи! За роки роботи мені доводилося мати справу з такими випадками, що варто написати про це окрему статтю під назвою «Про кондиціонери і користувачів, або страшний сон кондиціонерщика» . Так от , забравши у корист увача індивідуальний пульт, а отже можливість натискати всі підряд кнопочки, фахівець гарантує собі, по-перше, спокійний сон, а поруге, що важливо, — контроль за енергоспоживанням системи в цілому. Повірте, тільки на
одній електроенергії можна економити до 20 тис. грн на місяць за рахунок правильної експлуатації. Зрозуміло, все це важливо для
тих, хто не ставить собі за мету боротьбу із глобальним потепленням, намагаючись самотужки остудити повітря в навколишньому просторі.
Але досить про прості центральні контролери. За всіх видимих і зрозумілих переваг вони мають два, на мій погляд, основні недоліки, а саме:
обмеження кількості внутрішніх блоків, що підключаються;
неможливість інтеграції в сучасну систему BMS з виходом у мережу Інтернет.
Хтось може розширити цей список, але, на мій погляд, все інше буде другорядним, оскільки функціональні можливості набагато
важливіші за зовнішній вигляд тощо.
Центральні контролери
Поговоримо тепер про центральні контролери з розширеними можливостями, як їх прийнято називати. На рис. 17 представлені
два приклади цієї групи. У першому випадку (17а) це дуже схожий на попередні контролери своїм зовнішнім виглядом, проте з розширеними можливостями центральний контролер класу «економ». Від попередників його відрізняє можливість індивідуального управління 128 внутрішніми блоками, підключеними до 32 зовнішніх блоків, і підключення до локального комп’ютера за протоколом BMS-CM128FTLE (Toshiba). Проте цьому контролеру, як і його попередникам, для програмування розкладу необхідний таймер як окремий пристрій.
Зате наступна модель (17б) має весь необхідний набір функцій, до того ж вона не тільки управляє роботою внутрішніх блоків, але й має багато інших можливостей, про які буде сказано нижче.
Рис. 19. Схема управління на основі Intelligent touch Controller від Daiki |
Перш за все це можливості підключення. Один контролер AG-150A (Mitsubishi Electric,рис. 18) може управляти роботою 50 внутрішніх блоків системи кондиціонування і вентиляційними установками Lossney. Для збільшення кількості внутрішніх блоків, що підключаються, до 150 в даному випадку необхідні три масштабувальні контролери PACYG50ECA. За допомогою програми диспетчеризації TG-2000A та використовуючи вільно програмований контролер, можна реалізувати функції обліку споживання електроенергії, обмеження пікової потужності, обмеження електроспоживання, управління довільними об’єктами тощо. Але це розширені можливості, для реалізації яких необхідне додаткове опціональне обладнання. Основні функції перераховані в таблиці 10.
Проте не всі представники цієї групи потребують додаткових пристроїв для реалізації всього закладеного в них потенціалу.
На рис. 19 можна бачити схему управління на основі Intelligent touch Controller від Daikin. Що відрізняє цей пристрій? Контролер без
необхідності підключення (придбання) до даткового устаткування має такі можливості:
Індивідуальне управління (задана величина, пуск/ зупинка, видкість вентилятора — макс. 2 x 64 групи/ внутрішніх блоків).
Програма зворотного ходу.
Вдосконалена функція управління за графіком (8 графіків, 17 схем).
Гнучке групування по зонах.
Річний графік.
Управління аварійним вимкненням на випадок пожежі.
Централізоване управління із взаємоблокуванням.
Функція розширеного моніторингу і управління системою HRV.
Aвтоматичне перемикання охолоджування-нагрівання.
Оптимізація режиму нагрівання.
Обмеження температури.
Захист за допомогою пароля: три рівні (загальний адміністратор і обслуговування).
Швидкий вибір і повнофункціональне регулювання.
Використання веб- структури і сумісність з Інтернетом.
Моніторинг і контроль за завданням користувача.
Дистанційне керування і контроль декількох будівель.
Дистанційний контроль і керування декількома будівлями через Інтернет.
Дані РPD доступні в Інтернеті.
Управління енергоспоживанням.
Вдосконалена функція роботи з даними за минулий період часу.
Табл. 10. Перелік основних функцій мультизональної системи |
За бажання замовник може мати доступ до функції PPD (пропорційне споживання енергії), яка, на мій погляд, є необхідною
складовою будь-якої системи централізованого управління. Що ж такого важливого і цікавого в цій функції? І чому вона необхідна?
Давайте змоделюємо ситуацію. Ви побудували офісну будівлю і почали шукати орендарів. І ось тут з’ясовується, що здавати
приміщення поетажно досить складно, оскільки є мало компаній, яким необхідні такі площі. Частіше це невеликі та середні компанії, яким потрібні дві-п’ять кімнат. Отже, на одному поверсі можуть розміщуватися три — п’ять компаній (а може й більше). Як же розподілити між ними оплату за спожиту електроенергію системи кондиціонування, якщо один поверх обслуговує одна система? З
внутрішніми блоками все просто: встановили окремий вузол обліку на групу приміщень (лічильник) і контролюємо витрату електроенергії всіма пристроями, підключеними до даного вузла обліку. А як бути із зовнішнім блоком? Адже саме він і проводить холод.
Рис. 20. Система побудована за вільним протоколом LonWorks |
Принцип роботи системи вельми простий. Як тільки у внутрішньому блоці мультизональної системи почне працювати ЕРВ, це означає,
що з’явилася потреба в охолоджуванні або обігріванні, і компресор зовнішнього блоку запустився. З цієї ж миті контролер почне враховувати споживання зовнішнім блоком електро енергії саме для певної групи приміщень. Якщо підключиться інша група на цьому поверсі, контролер врахує зростання навантаження і появу нових споживачів. Отже, скільки б груп не було на поверсі, для кожної з них можна сформувати рахунок за електроенергію, розподіливши
спожиту зовнішнім блоком енергію з точністю до 1 кВт. Але ця функція надається за додатковим запитом (у даному контролері), як і модулі розширення для управління великою кількістю внутрішніх блоків.
Мабуть, тему централізованого управління на центральних контролерах вичерпано. Мені можуть дорікнути, що я так само детально не розповів про контролери інших виробників. Але основною відмінністю між ними є зовнішній вигляд і набір базових функцій. В той же час самі функції в усіх випадках однакові. А раз так, то споживач сам, визначившись із виробником мультизональної
системи, зможе поставити правильні питання про централізоване управління, прочитавши статтю.
Системи диспетчеризації
Ось і прийшов час розповісти про сучасні системи BMS (Building Management Systems), або просто системи диспетчеризації.
Як будується така система сьогодні? На рис. 20 показаний приклад побудови такої системи за вільним протоколом LonWorks. Я
узяв цей протокол як приклад, оскільки він найбільш поширений в Україні. Але давайте почнемо спочатку.
Усі сучасні мультизональні системи використовують свій внутрішній протокол обміну даними (мова спілкування) між внутрішніми і
зовнішнім блоком. Інакше не може бути, адже зовнішній блок має якось здобувати інформацію про те, наскільки необхідно збільшити
або зменшити продуктивність компресора, яку кількість, тип і типорозміри внутрішніх блоків підключені до зовнішнього блоку тощо. Як правило, кожен виробник використовує власний закритий протокол. Але мультизональна система — лише одна серед сучасних
інженерних систем будівлі. Адже є ще вентиляція, протипожежна автоматика, опалювання, ГВП, котельні тощо. Як же об’єднати всі ці
різні за призначенням системи в єдиний організм, керований з одного місця?
Саме для цього і існують два вільні протоколи, а саме LonWorks і BACnet. Це наче дві міжнародні мови, що дають змогу «розумітися» між собою різним системам, які спілкуються на своїх, часто недоступних для вивчення, мовах.
Рис. 21. Сервер-«перекладач» для протоколу BACnet |
Рис. 22. Інтерфейс системи управління мультизональною системою |
Що необхідно в цьому випадку замовнику, щоб інтегрувати мультизональну систему кондиціонування в загальну систему управління інженерними системами будівлі? Відповідь лежить на поверхні. Раз протокол — це мова, то необхідний перекладач
бажано електронний, який зробить зрозумілими для обох систем не тільки команди управління, але і дасть змогу одержувати весь доступний обсяг даних про роботу кожного внутрішнього і зовнішнього блоків окремо. На рис. 21 представлений такий «перекладач». Це BMS-LSV6E-сервер для протоколу BACnet, від компанії Toshiba. Як може побачити читач, це якийсь чорний ящик, на мій
погляд, абсолютно непрезентабельного вигляду. Проте усередині нього знаходиться все необхідне з погляду «заліза» для того, щоб
включити «мультизоналку» в систему диспетчеризації будівлі.
На жаль, усі пристрої цієї групи мають такий вигляд, тому ми обмежимося тільки однією ілюстрацією. До того ж що дасть ілюстрація? Адже, як правило, ці пристрої встановлюються в диспетчерській і представляють інтерес тільки для професіоналів.
А що ще необхідно окрім перетворювача протоколів для того, щоб побудувати сучасну систему управління? І чим мені як користувачу допоможе ця система? Ці питання, на мій погляд, заслуговують уваги, оскільки досить часто мені доводилося мати справу як з непрофесіоналізмом монтажників, так і з нерозумінням з боку замовника.
Що ж необхідно? Як мінімум — визначитися з компанією, яка розробить програмне середовище, або інтерфейс, у якому все це і
працюватиме. Що таке інтерфейс? Відповіддю на це запитання може служити рис. 22. Приблизно так все виглядає на екрані монітора комп’ютера. Проте можуть бути варіанти, адже в кожного розробника є своє уявлення про те, яким має бути інтерфейс.
Замовник бачить звичні йому вікна, відкриваючи які він дістає доступ до того або іншого розділу програми. Управління відбувається за допомогою мишки. Все звично і зрозуміло. А ось що замовник або його оператор бачитимуть, залежить вже від програміста, що написав програму, і побажань замовника, оскільки кожен виробник надає надмірний, на мій погляд, список можливостей, наведений у табл. 11. Як може бачити читач, обсяг інформації дійсно великий. Тому варто задуматися, а чи все з цього списку необхідно для управління конкретною системою і моніторингу її стану?
Більшість наведених у таблиці параметрів призначені для людей із певним рівнем професійної підготовки. Це перш за все сервісні
інженери. Саме їм для діагностики роботи системи необхідні дані про стан термостата, напрям потоку, температуру теплообмінника
внутрішнього блоку тощо. У випадку серйозної проблеми ці дані допоможуть їм точно визначити її джерело. Проте чи необхідне це
користувачу? Впевнений: не потрібно! Поперше, користувач має уявлення про те, яке смислове навантаження має, наприклад,
змінна «стан термостата». По-друге, інтерфейс програми стає переобтяжений цими непотрібними даними, у яких можна загубитися: наприклад, щоб просто встановити значення бажаної температури, його треба довго шукати в списку всього, що може бути змінено. І по-третє, вартість програми суттєво зростає від кількості змінних, які необхідно представляти.
Тому, поважаний користувач, дуже рекомендую вам проконсультуватися з фахівцями перед тим, як давати завдання на написання програми. І пам’ятайте: виробник дає тільки перелік даних і коди їх активації у програмі! Все інше — справа рук і розуму
програмістів, які створюватимуть для Вас програму!
Табл. 11. Контрольний перелік функцій BAC net |
Висновки
Отже, поважані читачі, прийшов час завершальних слів. У цій статті я постарався торкнутися основних, найбільш важливих, на мій погляд, характеристик сучасних мультизональных систем, представлених на ринку України. Багато що залишилося за межами
статті, оскільки це або вузькоприкладна інформація, або, навпаки, є швидше рекламою, ніж відмітною особливістю. Мені можуть дорікнути в тому, що я не описав керувальні системи від усіх виробників. Повторюся: сучасні системи управління за своєю суттю схожі одна на одну, як близнята. Відмінності є лише в апаратних засобах, які часто не відіграють великої ролі у виборі того або
іншого бренду. Куди важливіше зміст цих засобів, їх можливості.
Хочу побажати всім читачам терпіння,вдумливості та здорового глузду! Ви маєте широкий вибір систем як у плані технічної оснащеності, так у плані вартості. Кожен виробник вклав частину своєї душі в розроблення свого обладнання, а тому ділити їх на погані і хороші неприпустимо. Вони просто різні. А це означає, що кожен знайде те, що найбільше відповідає його уявленню про кондиціонування і завданням, які необхідно вирішувати, застосовуючи мультизональні системи. Сподіваюся, моя стаття допоможе вам у цьому.