W artykule przedstawiono problematykę związaną z pracą urządzeń automatycznej regulacji w systemach klimatyzacyjnych.

Obliczeniowe warunki pracy często związane są z występowaniem powietrza zewnętrznego o ekstremalnych parametrach. W praktyce warunki takie występują przez bardzo krótki okres czasu pracy systemu klimatyzacyjnego. Zdecydowanie częściej pracuje on z niepełnym obciążeniem. Za prawidłową pracę systemu klimatyzacyjnego w takich warunkach odpowiedzialne są w dużej mierze urządzenia automatycznej regulacji. W wielu projektach urządzenia automatycznej regulacji, jak również ich współpraca z systemami centralnego sterowania (np. BMS), są zdawkowo opisywane, co prowadzi do wielu nieporozumień. Zapisy w postaci, że dane urządzenie (np. klimakonwektor) ma umożliwiać pracę z systemem automatycznej regulacji czy też układem BMS nie są precyzyjne.

Można zauważyć, że projekty kalkulowane są w oparciu o obliczeniowe warunki pracy. Na wykresie Moliera przyjmowane są ekstremalne parametry powietrza zewnętrznego w okresie letnim i zimowym i dla nich kalkulowane są moce poszczególnych urządzeń. Urządzenie dobierane są na „wyrost”. Przy mniejszych obciążeniach cieplnych urządzenia automatycznej regulacji powinny dopasować pracę poszczególnych urządzeń klimatyzacyjnych do zmieniających się warunków zewnętrznych.

Projektant w oparciu o układ technologii procesu uzdatniania powietrza powinien przewidzieć, oprócz zwymiarowania urządzeń dla ekstremalnych warunków pracy, odpowiedni system sterowania, skonsultować go w razie potrzeby z automatykiem oraz zapisać wszystkie istotne cechy, jakie układ automatycznej regulacji powinien spełniać. Oczywiście autorowi nie chodzi o przygotowanie gotowego projektu automatycznej regulacji przez projektanta technologa. Jest on bowiem każdorazowo opracowywany przez projektanta AKPiA. Autor ma na myśli opis pewnych szczególnych istotnych cech, charakteryzujących proces technologii uzdatniania powietrza tak by automatyk miał ułatwione zadanie, co do sposobu osiągnięcia wytyczonego celu. Warto też, by projektant technolog poznał pewne zagadnienia, dotyczące układów automatycznej regulacji, umożliwiające „lepszy dialog” ze specjalistą AKPiA.

Przykładowe funkcje systemu automatycznej regulacji

Do podstawowych funkcji realizowanych przez system automatycznej regulacji można zaliczyć:

• ogrzewanie/chłodzenie ekonomiczne, z wykorzystaniem komory mieszania powietrza świeżego z powietrzem recyrkulacyjnym, zależnie od temperatury powietrza zewnętrznego i w pomieszczeniu,
• po zadeklarowaniu krzywej kompensacji letniej i/lub zimowej, możliwość kompensacji temperatury powietrza w pomieszczeniu, w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego,
• ograniczenie temperatury powietrza nawiewanego, blokowanie pracy układu chłodniczego przy niskiej temperaturze powietrza zewnętrznego,
• chłodzenie tylko powietrzem zewnętrznym (free-cooling),
• zezwolenie na pracę rekuperatorów, jedynie gdy zachodzą znaczące różnice temperatury powietrza zewnętrznego i w pomieszczeniu (uzysk energii powinien być większy niż nakład na pozyskanie tej energii),
• kontrola poprawności pracy pomp, wentylatorów oraz sprężarek w agregatach chłodniczych,
• kontrola stanu zabrudzenia filtrów powietrza,
• zabezpieczenie wymienników ciepła – rekuperatora i nagrzewnicy wodnej przed zamrożeniem oraz nagrzewnic elektrycznych przed przegrzewem,
• pomiar i optymalizacja zużycia poszczególnych nośników energii.

Jednak, aby cały układ działał poprawnie, niezbędny jest prawidłowy dobór wszystkich elementów.

Elementy składowe systemu automatycznej regulacji

Zadaniem układu automatycznej regulacji jest zmiana parametrów powietrza zewnętrznego, tak by odpowiadały one docelowym parametrom powietrza nawiewanego. Urządzenia automatycznej regulacji składają się z elementów pomiarowych (czujniki temperatury, wilgotności itp.), regulatora (sterowniki cyfrowe, regulatory bezpośredniego działania, sterowniki analogowe) oraz elementów wykonawczych (zawory trójdrogowe itp.).Układ automatycznej regulacji jest dobierany na podstawie układu technologicznego uzdatniania powietrza, wymagań inwestora lub użytkowników, dokładności dotrzymania wartości zadanej itp.

Im układ technologiczny przygotowania powietrza jest bardziej złożony, tym bardziej zaawansowany i skomplikowany układ sterowania. Bardziej zaawansowane układy automatycznej regulacji posiadają więcej punktów pomiarowych, wymagają nie tylko regulacji parametrów powietrza, ale również innych systemów w budynku (oświetlenia, ogrzewania itp.). Często wymagana jest np. kontrola temperatury w pomieszczeniu, w którym zawarte są odrębne układy klimatyzacji i ogrzewania lub nawilżania itp. Układy te wpływają na siebie wzajemnie, zatem niezbędne jest powiązanie ich jednym układem sterowania. Gdy budynek posiada inteligentny i zintegrowany system zarządzania wszystkimi znajdującymi się w budynku instalacjami (również systemy ochrony i monitoringu, przeciwpożarowe, kontroli dostępu, pogodowy, system personalizacji), mamy wówczas do czynienia z inteligentnym budynkiem wyposażonym w system zarządzania BMS (Building Management System).