systemy klimatyzacji
Systemy klimatyzacyjne charakteryzują się znacznym zróżnicowaniem swoich właściwości statycznych i dynamicznych, istotnych dla procesu sterowania. Różnorodność cech systemów klimatyzacyjnych świadczy o skali i trudności problemu, wymuszając jednocześnie konieczność różnicowania urządzeń i oprogramowania układów sterowania. Jako najważniejsze cechy z tego zakresu wymienić można:
• zróżnicowanie systemów pod względem ich wielkości, rodzaju urządzeń realizujących przemiany powietrza oraz zakresu wymagań parametrów środowiska wewnętrznego,
• szeroki zakres oddziaływania środowiska na system (duża amplituda zakłóceń),
• wymaganie trzech rodzajów energii zasilającej: ciepła, chłodu oraz energii elektrycznej do prawidłowego działania,
• znaczna szybkość przebiegu procesów przemian powietrza, w porównaniu do ogrzewania konwekcyjnego pomieszczeń.
Kolejnym ważnym zagadnieniem, istotnym dla prawidłowego działania układów sterowania, a często pomijanych lub niedocenianych przy ich doborze przez projektantów, są cechy urządzeń regulacyjnych i ich sposób montażu w instalacji. Są to:
1. W zakresie czujników i przetworników pomiarowych - ich usytuowanie, rodzaj charakterystyki i dokładność przetwarzania,
2. W zakresie urządzeń wykonawczych - dobór charakterystyki roboczej zaworu,
3. W zakresie sterowników - wykorzystanie ich możliwości.
W systemach wentylacji i klimatyzacji stosowane są różne urządzenia do realizacji określonych przemian powietrza, a mianowicie:
• do podgrzewania: wymienniki wodne, elektryczne, parowe, pompy ciepła, a także wymienniki przeponowe typu powietrze-powietrze i obrotowe w systemach odzysku ciepła,
• do chłodzenia: wymienniki wodne, agregaty chłodnicze z bezpośrednim odparowaniem czynnika i pompy ciepła,
• do nawilżenia: nawilżacze parowe i wodne o różnej zasadzie działania (komory zraszania, złoża zraszane, nawilżacze ultradźwiękowe),
• do osuszania: chłodnice lub absorbery chemiczne.
Zakłócenia występujące w systemie klimatyzacyjnym związane są z oddziaływaniem otoczenia (środowiska zewnętrznego i wewnętrznego) na system klimatyzacji w trakcie jego normalnej eksploatacji. Zgodnie z definicją układu sterowania, zakłócenia stanowią sygnały wejściowe do obiektu, nie związane bezpośrednio z działaniem urządzeń sterujących. Zamieszczono przebieg sygnałów w systemie klimatyzacji komfortu. Jak wynika z rysunku w systemie można wyróżnić 3 podstawowe grupy sygnałów wpływających na proces, a nie związanych bezpośrednio z działaniem układu sterowania, a mianowicie:
• zmiany parametrów powietrza zewnętrznego,
• zmiany obciążenia cieplnego i wilgotnościowego pomieszczenia,
• zmiany parametrów czynników energetycznych zasilających system klimatyzacja Warszawa.
Zmiana temperatury i wilgotności powietrza w klimatyzowanym pomieszczeniu przebiega znacznie szybciej niż zmiana temperatury w pomieszczeniu z ogrzewaniem konwekcyjnym. W przybliżeniu przyjmuje się wartość stałej czasowej pomieszczania jako równą odwrotności krotności wymian. Procesy przemiany powietrza w centralach klimatyzacyjnych i przewodach przebiegają jeszcze szybciej. Powoduje to określone wymagania w odniesieniu do stałych czasowych czujników, czasu przejścia oraz rodzaju sygnału sterującego zaworami regulacyjnymi, a także precyzyjnych nastaw regulatorów. Często okazuje się, że przy nastawach fabrycznych układ regulacji jest niestabilny w całym lub częściowym zakresie pracy. Powodem jest zazwyczaj niewłaściwy dobór charakterystyki roboczej zaworu regulacyjnego - zbyt duża nieliniowość charakterystyki statycznej zespołu zawór-wymiennik lub znaczne zmiany stałych czasowych w różnych punktach pracy zespołu. Przykładowo, przy zmianie mocy wodnego wymiennika ciepła przez dławienie czynnika grzejnego/chłodniczego wartości stałych czasowych przy małym zakresie otwarcia zaworu są 2-3 razy większe od analogicznych wartości przy zaworze całkowicie otwartym. Z tego względu prawidłowy dobór wszystkich urządzeń regulacyjnych oraz wybór właściwego algorytmu regulacji i ustawienie jego parametrów pracy ma fundamentalne znaczenie dla jakości i efektywności procesu regulacji, tj. zapewnienia wymaganych parametrów środowiska wewnętrznego przy minimalnych kosztach eksploatacji.