устройство, правила подключения и настройки модуля

Поломка кондиционера в офисе не влечет за собой прекращение работы персонала, не так ли? Совсем иначе дело обстоит с серверными комнатами, где необходимо бесперебойное охлаждение воздуха. Включив в систему блок ротации кондиционеров, исключают даже кратковременное превышение предельных значений температуры.

Такое решение предотвращает выход из строя серверного оборудования и создает условия для стабильного выполнения сервисных задач. Мы расскажем о том, как организовать блок ротации. Объясним, как резервировать кондиционеры, подскажем, как установить и настроить устройство.

Содержание статьи:

Показатели температуры воздуха в серверной

Блоки ротации внедрены в системы кондиционирования многих лабораторий, дата-центров, производственных цехов в наукоемких отраслях промышленности. Это неотъемлемый элемент оснащения серверных комнат, которые имеются едва ли не в каждой серьезной организации.

В век информационных технологий даже новые, развивающиеся компании стремятся использовать собственное серверное оборудование для обработки, хранения и обмена данными с партнерами и клиентами.

К температурному режиму в серверной комнате предъявляются строгие требования, выполнение которых возможно только при наличии двух и более кондиционеров

Под серверное оборудование выделяется отдельное технологическое помещение, так называемая серверная комната, где необходимо поддерживать условия эксплуатации, указанные в технической документации заводом-изготовителем. В частности, одним из важнейших параметров является температура воздуха.

По рекомендации Американского общества инженеров по отоплению, холодильному оборудованию и кондиционированию воздуха (ASHRAE), температура в серверных должна быть в пределах от 18 °С до 27 °С. Большинство специализированных компаний, к примеру, предоставляющих услуги хостинга, не допускают повышения температуры воздуха выше 24 °С.

Повышение температуры даже на короткое время способно вызвать сбой в работе серверного оборудования, а для устранения аварии потребуется замена дорогостоящих комплектующих

Настолько строгие температурные рамки обусловлены эксплуатационными особенностями серверных компьютеров. Локальный перегрев тех или иных устройств, входящих в состав сервера, приводит к их поломке. В итоге все сводится к потере важной информации, срывам в производственных, коммерческих, логистических процессов и, как следствие, к утрате репутации и прибыли.

Современный сервер оснащен внутренней системой отвода тепла. Охлаждаются всех внутренние компоненты, выделяющие тепло во время своего функционирования. Но невозможно полностью избежать теплообмена вследствие негерметичности корпуса. Несмотря на радиаторы и даже жидкостное охлаждение, температура внутри корпуса будет близка к температуре окружающей среды.

Наиболее чувствительны к климатическим условиям эксплуатации следующие компоненты:

• центральный процессор;
• жесткий диск;
• оперативная память.

При повышении температуры, происходит расширение материалов, из которых изготовлены компоненты жесткого диска. Это приводит к выходу из строя магнитных дисков, головок, системы позиционирования. Проблемы с жестким диском чреваты потерей важной информации.

Для локального охлаждения серверных процессоров и оперативной памяти используются металлические радиаторы, но при значительном повышении температуры окружающего воздуха они не способны обеспечить защиту от перегрева

В современных серверах устанавливаются оперативные запоминающие устройства, снабженные собственной пассивной системой охлаждения (радиаторами). Но положение дела от этого не меняется. Радиаторы могут спасти ОЗУ только при очень кратковременном и незначительном повышении температуры. Но при более сильном прогреве воздуха они неэффективны.

Система защиты процессора автоматически срабатывает на перегрев, что ведет к отключению сервера и невозможности его нормальной, бесперебойной эксплуатации. Не переносят высокую температуру и многие микрочипы, в частности на южном и северном мостах.

Не стоит рассчитывать, что если наружная (уличная) температура находится в приемлемом диапазоне, можно отказаться от охлаждения воздуха в серверном помещении. Необходимо учитывать все показатели тепловыделения и притоки тепла. Так, тепловая мощность серверов составляет 80-90% от потребленной электрической мощности и зачастую превышает 1 кВт.

Итак, использование дорогостоящего и важного для решения бизнес-задач оборудования, чувствительного к повышению и колебаниям температуры, требует правильно организованного кондиционирования, в котором каждая должна работать бесперебойно.

Назначение и устройство блока ротации

Организация системы охлаждения путем установки не только основных, но и запасных, резервных, кондиционеров сама по себе не спасает положение.

Необходимо согласовать работу всех аппаратов таким образом, чтобы при любых условиях температура в помещении оставалась стабильной. Для этой цели используют специализированные комплексы, которые часто называют просто согласователями.

Организация системы кондиционирования, включающей основной и резервный кондиционеры, один управляющий блок, два исполняющих блока и три термодатчика с подключением шины для оповещения о пожаре и аварийных ситуациях

Стандартный комплекс включает в себя управляющий блок и исполнительные блоки. Совместно они выполняют следующие базовые функции:

• контроль за работой системы;
• переключение кондиционеров при поломках;
• обеспечение поочередного функционирования;
• равномерное распределение рабочих часов.

Надежная система кондиционирования серверной состоит из не менее двух кондиционеров: основного и резервного. Каждый из них по своим техническим характеристикам должен быть способен поддерживать необходимые температурные условия в серверном помещении.

При поломке одного кондиционера блок ротации оперативно включает второй, исправный, аппарат. При выполнении данной функции задействуются термодатчики, измеряющие температуру и реагирующие на ее малейшее повышение. Функция резервирования помогает не только в аварийных ситуациях, но и, например, при плановом техобслуживании и ремонте кондиционеров.

Один из вариантов организации системы охлаждения в серверной комнате с блоком резервирования и питанием кондиционеров от отдельного автомата

Реализация такого решения позволяет поменять фильтры, заправить кондиционеры хладогентом, выполнить более сложные операции в любой удобный момент, продолжая при этом поддерживать оптимальный микроклимат в серверном помещении.

Блок ротации также обеспечивает поочередное функционирование и в результате совокупное время их работы примерно одинаково. В результате продлевается межремонтный период и эксплуатационный срок охлаждающего оборудования.

Схемы резервирования кондиционеров

Возможна реализация различных схем резервирования, которые условно обозначаются, как N+1 и 2N, где N – количество кондиционеров, выполняющих аналогичную функцию в системе (от английского «Need» – «Необходимость»).

Самая простая схема, подразумевающая использование всего одного резервного кондиционера, – N+1. Если не настроена система ротации, резервный кондиционер включается только в аварийных случаях и берет на себя всю нагрузку.

В системе может быть несколько основных рабочих кондиционеров и у каждого из них – резервный кондиционер, что обозначается, как 2N и означает 100% резервирование. Понятно, что чем больше резервных кондиционеров, тем выше отказоустойчивость системы.

Особенности монтажа на примере БУРР-1

Как выполняется монтаж покажем на конкретном примере. В России широко распространены блоки управления ротацией и резервированием БУРР-1, работающие совместно с блоками исполнительными специализированными БИС-1. Количество исполнительных блоков может варьироваться в зависимости от общего количества кондиционеров в системе.

Схема подключения БУРР-1 и БИС-1 с передачей сигналов по инфракрасному каналу, с возможностью согласования работы 15 кондиционеров

В комплектацию БУРР-1 помимо самого прибора входит датчик температуры. Исполняющие блоки приобретаются для каждого кондиционера. Комплектуются ИК-зондом и двусторонней самоклеящейся прокладкой для его фиксации. Отдельно приобретается термодатчик.

Отметим, что комплектация согласователей зависит от завода-производителя и часто включает весь необходимый набор термодатчиков и вспомогательных аксессуаров.

Перед началом монтажных работ оборудование обесточивается, соблюдаются другие требования по технике безопасности.

БУРР-1 имеет пластиковый корпус, удобный для установки на специальный металлический профиль – DIN-рейку, которую размещают на электрощите, рядом с автоматами защиты. Для этой цели подходит DIN-рейка длиной 3,5 см.

БИС-1 устанавливают над кондиционером или непосредственное на корпус кондиционера с фиксацией на самоклеящейся двухсторонней прокладке. В области входа направляющих жалюзи фиксируют датчик температуры. Именно здесь он сможет уловить поток холодного воздуха и определить, что кондиционер находится в работающем состоянии.

Также в системе необходим один общий выносной термодатчик, который устанавливают в держателе на стене в серверной комнате на равном расстоянии от кондиционеров. На этот датчик не должно оказываться стороннее тепловое воздействие, например, исходящее от радиаторов отопления.

При возможности организовать электропроводку управляющий блок БУРР-1 можно установить вне щитовой, например, на стене или даже в соседнем помещении.

К БУРР-1 прилагается паспорт и подробная инструкция, где даются рекомендации по монтажу и приводятся схемы, одним из достоинств модели является подключение термодатчика и электропитания без соблюдения полярности

Зонд излучателя устанавливают таким образом, чтобы он «смотрел» в фотоприемник кондиционера с расстояния не более 10 см при допустимом угле отклонения 45-60 градусов.

Дальность передачи устойчивого радиосигнала составляет 50 метров. То есть, это предельное расстояние между основным и исполнительным блоками. Желательно его уменьшить, чтобы снизить уровень помех, исходящих от сторонней аппаратуры.

Следует выделить такие особенности монтажа:

• отсутствие кабельных линий;
• возможность расширения системы;
• реализация разных схем резервирования.

При подключении блока ротации кондиционеров не придется протягивать кабель для передачи управляющих сигналов, что помимо прочего экономит пространство в серверной комнате. Состав системы кондиционирования вариативен.

В нее можно включить разное количество кондиционеров, отличающихся по своей мощности. Развиваясь и наращивая оснащенность серверной комнаты, компания по мере необходимости может включать в систему новые кондиционеры (всего до 15 аппаратов).

Принцип работы блока ротации

В процессе работы с БУРР-1 посредством радиосигналов на частоте 433 МГц передаются команды на исполнительные блоки, которые включают и выключают кондиционеры с помощью инфракрасных излучателей, в соответствии с установленными настройками. Кондиционеры должны быть оснащены фотоприемниками. Этому требованию отвечает большинство современных моделей, в том числе бытового назначения.

Исполняющий блок БИС-1М устанавливается обычно на стене непосредственно над кондиционером, в процессе эксплуатации принимает радиосигналы от управляющего блока и передает команды на включение и выключение кондиционера по ИК-каналу

Осуществляется непрерывный мониторинг термодатчиков. Путем сопоставления полученных данных определяется состояние каждого кондиционера. Если кондиционер включен, а датчик, установленный на его жалюзи, показывает, что на выходе изменение температуры менее 2 С, включаются резервные мощности и подается сигнал об аварии.

Как выполняется настройка

Исходя из установленных пользователем настроек управляющего модуля ротации, включаются и выключаются кондиционеры. При этом соблюдается определенная очередность и заданные интервалы времени.

Чтобы войти в меню настроек управляющего блока, нажимают «Enter». Если настройки меняются в процессе эксплуатации, в момент нажатия этой кнопки блок может передавать команды по ранее заданному протоколу. В этом случае придется немного подождать, продолжая нажимать «Enter».

Пункты меню настроек объединены в несколько групп, включая регистрацию исполнительных блоков, временные и температурные параметры. Информация о работе системы отображается на дисплее управляющего блока. Представляется в виде четко сформулированных фраз и условных обозначений. На дисплее можно увидеть тип передаваемой команды и ее текущий статус, что облегчает настройку и последующую эксплуатацию БУРР-1.

С помощью панели управления каждому кондиционеру присваивается номер, определяется его назначение. Кондиционеры группируются в зависимости от назначения: резерв, участники ротации и т.п.

Передняя панель БУРР-1 с ЖК-дисплеем и кнопками управления, за счет компактных размеров занимает мало места в электрощитовом шкафу, благодаря продуманной эргономике удобен для установки настроек

Используя панель ввода данных, устанавливают предельно допустимые значения температуры в серверной комнате, температуру подключения, отключения, срабатывания аварийного сигнала, а также параметры времени, касающиеся совместной работы и ротации.

Режим работы исполняющего блока определяется по изменению цвета и частоты мигания расположенного внизу корпуса диода. К примеру, когда исполнительный блок находится в обычном режиме и ждет команду от управляющего блока, его светодиод медленно мигает зеленым светом.

При поступлении такой команды на 1-2 секунды загорается желтый свет. Выполнение команды включения сопровождается частым миганием зеленого цвета. Если же происходит выключение, светодиод загорается красным и также часто мигает.

Установив настройки и желая выйти из меню, нажимают кнопку «ESC». Если 4 минуты не нажимать кнопки, то есть полностью бездействовать, выход будет выполнен в автоматическом режиме.

Если нет нажатия кнопок, так как происходит запись команды и ожидается ИК-сигнал, автоматического выхода не произойдет. Обратите внимание, что при выполнении некоторых операций нажатие «ESC» повлечет выход из меню, при котором внесенные в настройки изменения не сохранятся.

Независимо от модели процесс настройки интуитивно понятен, как это видно по фото согласователя работы кондиционеров СРК-М3 с указанием кнопок управления, датчиков, сервисных и информационных светодиодов

Когда блок находится в режиме настроек, управление ротацией приостанавливается, хотя все таймеры работают, отсчитывая время функционирования каждой группы кондиционеров и время ротации.

Процесс настройки управляющего модуля ротации подробно расписан в прилагаемой к нему инструкции.

Правила ухода за оборудованием

Чтобы обеспечить нормальную работу и долгий срок службы, регулярно выполняют техническое обслуживание управляющих и исполнительных блоков. Раз в 3-4 месяца проверяется надежность крепления, качество соединений, исправность разъемов. Клеммники и внешние поверхности корпусов по мере загрязнения необходимо очищать от пыли, не допуская попадания на них мусора и посторонних предметов.

Факторы выбора и дополнительный функционал

На рынке представлены разные модели и модификации блоков ротации и резервирования кондиционеров, отличающиеся между собой:

• по характеристикам;
• по набору функций;
• по способу монтажа;
• по типу управления.

Управляющий сигнал может передаваться не только по инфракрасному каналу, как у БУРР-1, но и по проводам. Комплектация отличается по количеству термодатчиков. Сами датчики могут работать с той или иной погрешностью, от чего в определенной степени зависит скорость срабатывания блока ротации. Также обращают внимание на погрешность таймера. Эти и другие данные должны быть указаны в сопроводительной документации.

При выборе согласователя учитываются требования к системе кондиционирования, ее состав и конфигурация. Так, для кондиционеров без фотоприемников можно выбрать устройства с проводным типом управления. Важным критерием является функционал устройства.

Сегодня можно приобрести блоки ротации с широким набором функций. Помимо выполнения своих основных задач эти устройства автоматически перезапускают кондиционеры, работа которых была прекращена из-за отсутствия электропитания. Не допускают отключения кондиционеров, если человек случайно даст такую команду с дистанционного пульта управления.

Один из самых простых блоков резервирования на два кондиционера, слева кнопки для регистрации и настройки, справа кнопки переключения в рабочий и сервисный режимы

При подключении шлейфов сигнализации передаются сообщения об аварийных ситуациях. К примеру, сообщение о пожаре отправляется, в случае если температура в серверной поднимется выше определенного значения (обычно при 69º С). Сигнал может подаваться на пульт пожарной охраны, также возможно оповещение персонала с помощью СМС.

Записываются события и данные с термодатчиков в энергонезависимые журналы. Предоставляется возможность удаленного управления через интерфейс RS485 и Ethernet. Осуществляется поддержка промышленного протокола связи Modbus.

Ознакомившись с описанием и техническими характеристиками прибора, стоит убедиться в значимости его функционала, чтобы сделать обоснованный экономически целесообразный выбор.

Нужно учитывать, что бесперебойность охлаждения зависит не только от блока резервирования, но и от самих кондиционеров. В серверных используют прецизионные, канальные и настенные . Наиболее востребован последний вариант, так как такие аппараты значительно дешевле и занимают меньше места.

Настенные кондиционеры обеспечивают надлежащее охлаждение серверных комнат и, в отличие от прецизионных моделей могут использоваться в помещениях небольшой площади

При выборе настенного кондиционера обращают внимание на хладопроизводительность, которая должна соответствовать теплоизбыткам, подлежащим нейтрализации.

Система кондиционирования должна функционировать в серверной вне зависимости от времени года. Если нижний предел рабочей температуры кондиционеров ограничен -10 С, дополнительно приобретаются низкотемпературные комплекты.

Выводы и полезное видео по теме

Запуск в эксплуатацию системы кондиционирования с согласователем в серверной комнате:

Распаковка и обзор блока ротации для двух кондиционеров:

Для бесперебойного, круглосуточного охлаждения серверной комнаты и исключения отказов оборудования используются блоки ротации и резервирования, которые включают и выключают кондиционеры по заданному алгоритму. При выходе из строя или нехватки мощности одного из кондиционеров незамедлительно включается резервный. За счет переменной работы увеличивается срок эксплуатации кондиционеров.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Расскажите о собственном опыте в установке и настройке блока ротации для системы кондиционирования. Делитесь полезной информацией и фотоснимками по теме статьи, задавайте вопросы.

2.3. Принципиальные схемы систем кондиционирования воздуха

Для обеспечения заданных условий воздушной среды в кондиционируемые помещения необходимо подавать приточный воздух с определенными параметрами, подвергая его специальной обработке в агрегатах, называемых кондиционерами.

В кондиционерах осуществляется фильтрация и тепловлажностная обработка воздуха; в теплый период года наружный воздух охлаждается и в большинстве случаев осушается, в холодный период – подогревается и увлажняется. В кондиционерах воздух охлаждается в поверхностных или контактных воздухоохладителях.

Поверхностные воздухоохладители изготовляются из оребренных трубок, внутри которых протекает холодоноситель (холодная вода или рассол). Снаружи эти трубки омываются охлаждаемым воздухом. При низких температурах холодоносителя, когда внешняя поверхность трубок имеет температуру ниже температуры точки росы, одновременно с охлаждением происходит осушка воздуха. В тех случаях, когда необходимо увлажнение воздуха, а также для интенсификации процесса теплообмена применяется орошение воздухоохладителей водой.

Контактные воздухоохладители (камеры орошения), в которых воздух обрабатывается охлажденной водой, разбрызгиваемой специальными форсунками, в сравнении с поверхностными имеют более широкое применение. Благодаря большой поверхности контакта между распыленной водой и воздухом процессы тепломассообмена в камерах орошения протекают достаточно интенсивно. Камера орошения является универсальным устройством, позволяющим осуществлять охлаждение, осушку или увлажнение, а при необходимости и нагревание воздуха.

В кондиционерах малой производительности в отдельных случаях применяют контактные воздухоохладители с орошаемой насадкой. В этих воздухоохладителях воздух проходит через слой материала, орошаемого охлажденной водой. В качестве материалов для насадок применяются древесные и металлические стружки, фарфоровые кольца, нейлоновое волокно и пр. В этих воздухоохладителях можно осуществлять охлаждение, осушку или увлажнение воздуха.

Для нагревания воздуха в кондиционерах применяют поверхностные воздухонагреватели (калориферы или теплообменники), изготавливаемые из оребренных трубок, как и в поверхностных воздухоохладителях. Внутрь трубок подается теплоноситель (пар или горячая вода), снаружи трубки омываются нагреваемым воздухом.

Для нагревания воздуха иногда применяют контактные теплообменники, устройство которых аналогично описанным выше контактным воздухоохладителям.

Для очистки воздуха от пыли в состав кондиционеров включают фильтры различных типов.

П

Рис. II.1. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха:

1 — воздухозаборное устройство; 2 — приемный клапан; 3 — фильтр для воздуха; 4 – устройство тепловлажностной обработки воздуха; 5 – вентилятор кондиционера; 6 – приточный воздуховод; 7 – кондиционируемое помещение; 8 – вытяжной воздуховод; 9 – вытяжной вентилятор; 10 – рециркуляционный воздуховод.

ринципиальная схема кондиционирования воздуха приведена наpиc.II.1. В теплый период года наружный воздух через воздухозаборное устройство 1, приемный клапан 2 всасывается вентилятором 5 кондиционера, проходит фильтр 3, где очищается от атмосферной пыли, и поступает в устройство для термовлажностной обработки воздуха 4. После обработки охлажденный и осушенный воздух по приточному воз­духоводу 6 нагнетается в кондиционируемое помещение 7 и после поглощения избыточных тепло- и влаговыделений вытяжным вентилятором 9 удаляется наружу либо частично по рециркуляционному воздуховоду 10 возвращатся в кондиционер для повторного использования.

В холодный период года наружный воздух также проходит через фильтр, затем подогревается и увлажняется и после придания ему требуемых параметров (температуры и относительной влажности) нагнетается в кондиционируемое помещение. В зависимости от тепловлажностного баланса обслуживаемых помещений приточный воздух охлаждается либо подогревается, увлажняется либо осушается (при наличии гигроскопических материалов в помещении) и затем удаляется наружу или частично возвращается на рециркуляцию.

СКВ снабжаются приборами для автоматического регулирования параметров воздуха, подаваемого в кондиционируемые помещения, в соответствии с переменным во времени тепловлажностным балансом помещений (качественное регулирование). Применяются также схемы регулирования, изменяющие количество подаваемого воздуха (количественное регулирование) и смешанные схемы, изменяющие и количество подаваемого воздуха и его параметры (количественно-качественное регулирование).

Электросхема системы кондиционирования Шевроле Лачетти Chevrole Lachetti (Дэу Дженра)

Схема соединений системы отопления, ветиляции и кондиционирования (начало): 1 — монтажный блок реле и предохранителей в моторном отсеке; 2 — монтажный блок предохранителей в салоне; 3 — блок управления вентиляцией, отоплением и кондиционированием; 4 — переключатель режимов работы вентилятора; 5 — выключатель кондиционера; 6 — лампа подсветки; 7 — реле электровентилятора отопителя; 8 — дополнительный резистор электродвигателя вентилятора; 9 — ЭБУ Sirius D4; 10 — ЭБУ MR – 140; 11 — ЭБУ HV-240; 12 — электродвигатель вентилятора отопителя; 13 — регулятор яркости подсветки приборов

Схема соединений системы отопления, ветиляции и кондиционирования (окончание): 1 — монтажный блок реле и предохранителей в моторном отсеке; 2 — монтажный блок предохранителей в салоне; 3 — электродвигатель привода заслонки рециркуляции; 4 — реле компрессора кондиционера; 5 — блок управления вентиляцией, отоплением и кондиционированием; 6 — муфта компрессора кондиционера; 7 — ЭБУ Sirius D4; 8 — ЭБУ MR – 140; 9 — ЭБУ HV-240; 10 — реле обогрева заднего стекла

1) Цепь переключателя управления кондиционером, резистора и управления электровентилятором

а. ИНФОРМАЦИЯ О РАЗЪЁМЕ

№ РАЗЪЁМА (№ И ЦВЕТ КОНТАКТА)	СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЖГУТ ПРОВОДОВ	ПОЛОЖЕНИЕ РАЗЪЁМА
С101 (контакт 21, белый)	Кузов — блок предохранителей в моторном отсеке	Блок предохранителей в моторном отсеке
С105 (контакт 4, белый)	Кузов — блок предохранителей в моторном отсеке	Блок предохранителей в моторном отсеке
С108 (контакт 24, черный)	Кузов — двигатель	Слева от блока предохранителей в моторном отсеке
С201 (контакт 76, черный)	Приборная панель — блок предохранителей на приборной панели	Блок предохранителей на приборной панели
С202 (контакт 89, белый)	Приборная панель — кузов	Левая часть пространства для ног водителя
s203 (красн.)	Приборная панель	За кронштейном аудиосистемы
s204 (пурпур.)	Приборная панель	За кронштейном аудиосистемы
g201	Приборная панель	С левой стороны блока предохранителей на приборной панели
g203	Приборная панель	За левым кронштейном аудиосистемы

б. УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ & И НАХОЖДЕНИЕ НОМЕРА КОНТАКТА

в. РАСПОЛОЖЕНИЕ РАЗЪЁМОВ И СОЕДИНЕНИЙ МАССЫ

г. КОНТАКТНАЯ КОЛОДКА

s203

s204

2) ЦЕПЬ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНДИЦИОНЕРОМ, ПРИВОДА ВПУСКНОЙ ЗАСЛОНКИ И КОМПРЕССОРА КОНДИЦИОНЕРА

а. ИНФОРМАЦИЯ О РАЗЪЁМЕ

№ РАЗЪЁМА (№ И ЦВЕТ КОНТАКТА)	СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЖГУТ ПРОВОДОВ	ПОЛОЖЕНИЕ РАЗЪЁМА
С101 (контакт 21, белый)	Кузов — блок предохранителей в моторном отсеке	Блок предохранителей в моторном отсеке
С104 (контакт 24, белый)	Передняя часть кузова — блок предохранителей в моторном отсеке	Блок предохранителей в моторном отсеке
С106 (контакт 20, белый)	Двигатель — блок предохранителей в моторном отсеке	Блок предохранителей в моторном отсеке
С201 (контакт 76, черный)	Приборная панель — блок предохранителей на приборной панели	Блок предохранителей на приборной панели
С202 (контакт 89, белый)	Приборная панель — кузов	Левая часть пространства для ног водителя
s203 (красн.)	Приборная панель	За кронштейном аудиосистемы
g102	ПЕРЕДНЯЯ ЧАСТЬ	За правой фарой
g203	Приборная панель	За левым кронштейном аудиосистемы

б. УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ & И НАХОЖДЕНИЕ НОМЕРА КОНТАКТА

в. РАСПОЛОЖЕНИЕ РАЗЪЁМОВ И СОЕДИНЕНИЙ МАССЫ

г. КОНТАКТНАЯ КОЛОДКА

s203

Составление функциональных схем систем автоматического управления

Составление функциональных схем систем автоматического управления

Цель работы: Изучение принципов построения системы автоматического управления

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Работа любого технического устройства характеризуется одной или несколькими физическими показателями (параметрами, выходными сигналами, регулируемыми величинами). Например, работа генератора характеризуется величиной напряжения и частотой тока, работа двигателя – угловой частотой вращения ротора; паровой котел – давлением пара, резервуар – уровнем жидкости.

При решении производственных задач возникает необходимость стабилизировать данную физическую величину в техническом устройстве или, согласно технологическим требованиям, должным образом изменить ее значение (регулировать). Главной причиной незапланированного изменения регулируемой величины является изменение нагрузки и других возмущающих воздействий. Поэтому задача уменьшения отклонения регулируемой величины от заданной является основной задачей системы автоматического управления (САУ).

Для решения этой задачи необходимо провести анализ работы САУ и определить какой элемент САУ на какой показатель качества управления и каким образом влияет. Для этого по заданной принципиальной схеме определяются функциональные элементы системы управления, которые показывают назначение каждого элемента в процессе управления и составляется функциональная схема.

Автоматическим называется управление техническим процессом без участия человека.

Автоматическим регулятором называется регулирующее устройство, осуществляющее управление объектом регулирования согласно заданному алгоритму.

Алгоритм управления – это правило выработки управляющего воздействия для решения поставленной задачи.

Система автоматического управления (САУ) – это взаимодействующий с объектом управления автоматический регулятор, в котором преобразование и передача информации, формирование управляющих команд и их реализация осуществляется автоматически, согласно, заданного алгоритма управления.

Для анализа САУ используются принципиальная схема и функциональная схема.

Принципиальная схема показывает физическую природу элементов автоматики, технические характеристики, принцип действия и взаимодействие между ними.

Элементом автоматики называется часть системы, в которой происходит качественное или количественное преобразование физической величины и передачи ее к последующему элементу.

На принципиальной схеме все элементы и связи между ними изображаются в виде условного графического обозначения. Это позволяет изготовить автоматическую систему или произвести ее ремонт.

Функциональная схема состоит из функциональных элементов, которые показывают их функциональное назначение при автоматическом управлении технологическим процессом и связь между ними.

Функциональный элемент – это условно выделенная часть САУ, выполняющая определенную функцию по реализации заданного алгоритма управления.

На функциональной схеме все элементы (кроме сравнивающего устройства) изображаются в виде прямоугольников с указанием их функционального назначения. Сравнивающее устройство изображается в виде окружности с крестиком внутри. Связь между элементами изображается сплошными линиями со стрелками, показывающие направление прохождения управляющих сигналов.

Классификация функциональных элементов

Объект управления (регулирования) (ОР) – машины, аппараты или другие устройства, требуемый режим которых поддерживается регулятором путем управления (регулирования) заданных величин.

Исполнительное устройство (ИУ) – функциональный элемент, осуществляющий выработку управляющих сигналов согласно алгоритма управления и непосредственно воздействующих на объект управления для изменения режима его работы.

Усилитель (У) – функциональный элемент, в котором, не изменяя физическую природу входного сигнала, осуществляется увеличение его мощности за счет энергии вспомогательного источника питания.

Преобразующее устройство (ПУ) – функциональный элемент, принимаемый для преобразования управляющего сигнала с целью изменения закона управления. Усилительное и преобразующее устройства могут быть объединены в один функциональный блок: усилительно преобразующее устройство.

Датчик (Д) – функциональный элемент, измеряющий и преобразующий информацию о физической величине (показателю работы) в сигнал, удобный для обработки и использования в системе управления.

Корректирующее устройство (КУ) – функциональный элемент, служащий для повышения устойчивости САУ и улучшения ее динамических характеристик.

Задающее устройство (ЗУ) – функциональный элемент, служащий для формирования сигнала, согласно заданному значению регулируемой величины.

Сравнивающее устройство – это функциональный элемент, осуществляющий алгебраическую операцию по отношению к воздействиям, поступающим на его вход (например, операции сложения или вычитания поступающих сигналов).

Классификация сигналов, действующих в САУ

Регулируемая величина X(t) – это показатель, характеризующий состояние объекта управления. Например, температура, уровень, давление и т.д.

Возмущающее воздействие (помехи) f(t) – это воздействие, нарушающее требуемую функциональную зависимость (связь) между задающим воздействием и регулируемой величиной.

Управляющее воздействие Q(t) – это воздействие, поступающее с исполнительного устройства на объект управления для управления регулируемой величиной.

Задающее воздействие U(t) – это величина, соответствующая заданному (предписанному) значению регулируемой величине.

Различают следующие значения регулируемой величины.

Предписанное значение регулируемой величины Xпр(t) – это значение регулируемой величины, соответствую щее требуемому режиму работы объекта регулирования.

Действительное значение регулируемой величины Xдей(t) – это значение регулируемой величины, соответствующее фактическому режиму работы объекта регулирования.

Ошибка регулирования X(t) – разность между предписанным и действительным значениями регулируемой величины.

Статическая ошибка регулирования ΔX(∞) – это ошибка регулирования в установившемся режиме.

Пример составления функциональной схемы

Дана принципиальная схема автоматического регулирования уровня бензина в карбюраторе (рис. 1). Определить функциональные элементы САУ и составить функциональную схему.

Рис. 1. Принципиальная схема регулирования уровня топлива в поплавковой камере.

РЕШЕНИЕ: Принцип работы. При увеличении расхода бензина из поплавковой камеры уровень бензина уменьшается и поплавок опускается. Вместе с ним опускается игла, открывается запорный клапан и увеличивается приток бензина.

В результате уровень бензина в поплавковой камере восстанавливается.

Определяем объект регулирования и действующие на него факторы.

Объект регулирования (ОР) – поплавковая камера карбюратора, в которой происходит процесс регулирования.

Регулируемая величина X(t) – уровень бензина.

Возмущающее воздействие f(t) – изменение расхода бензина.

Управляющее воздействие Q(t) – подача бензина в поплавковую камеру для восстановления заданного уровня.

Рис. 2. Функциональная схема ОР и сигналы, воздействующие на него.

Функциональная схема ОР и сигналы, воздействующие на него, показаны на рис. 2.

Элементы функциональной схемы.

Исполнительное устройство (ИУ) – запорный клапан, от которого зависит количество поданного бензина в поплавковую камеру. Чем ниже будет расположена игла, тем больше будет подано бензина в поплавковую камеру.

Датчик (D) – поплавок, который служит для измерения регулируемой величины (уровня бензина) и в преобразование его в перемещение иглы клапана.

Задающее устройство (ЗУ) – заданная длина стержня иглы клапана.

Рассмотрим, как в данном автоматическом устройстве происходит работа сравнивающего устройства (рис. 3).

Выходной сигнал от задающего устройства – предписанная длина стержня Lпр, на котором установлена игла клапана.

Выходной сигнал от задающего устройства – предписанная длина стержня Lпр, на котором установлена игла клапана.

Выходной сигнал от датчика – действительное расстояние от запорного клапана до уровня бензина Lдей, которое передается на сравнивающее устройство с помощью поплавка.

Работа сравнивающего устройства заключается в сравнении этих двух сигналов. В результате, чем меньше уровень бензина или чем ниже расположен поплавок, тем ниже опускается запорная игла относительно заданного значения, и тем больше будет поступать бензин в поплавковую камеру. Величина опускания иглы от заданного уровня ΔL определяется уравнением:

Рис. 3. Схема работы сравнивающего устройства.

На основании рис. 2 и 3 составляем функциональную схему регулирования уровня топлива в поплавковой камере, которая показана на рис. 4.

Функциональный анализ работы САУ

С помощью функциональной схемы можно провести анализ работы данной САУ и определить, какие элементы функциональной схемы как обеспечивают заданные показатели качества работы системы.

Так задающее устройство (ЗУ) – обеспечивает заданное значение регулируемой величины; датчик (Д) – обеспечивает необходимую точность регулирования; исполнительное устройство (ИУ) – обеспечивает быстродействие системы; преобразующее устройство (ПУ) – обеспечивает изменения закона регулирования и т.д. При выборе функциональных элементов САУ эти показатели их работы являются важнейшими. Если, например, точность работы датчика не удовлетворяет поставленным технологическим требованиям, то, изменяя другие функциональные элементы, трудно добиться заданной точности регулирования. С другой стороны, имея высокочувствительный датчик, а исполнительное устройство с большой зоной нечувствительности, добиться необходимости точности регулирования тоже трудно. Поэтому параметры функциональных элементов САУ должны быть согласованы между собой.

Рис. 4. Функциональная схема системы автоматического регулирования бензина в поплавковой камере.

В некоторых случаях можно добиться положительного эффекта путем включения корректирующего звена или при увеличении коэффициента усиления. Но в любой автоматической системе должен действовать главный принцип: каждый функциональный элемент должен полностью выполнять свою функцию согласно заданному алгоритму управления.

Методику проведения функционального анализа работы САУ рассмотрим на примере 1 (рис. 1 и 4).

ЗАДАНИЕ: Повысить качество автоматического регулирования уровня бензина в поплавковой камере (быстродействие и точность). Увеличить значение регулируемой величины.

РЕШЕНИЕ. 1. Быстродействие работы САУ зависит от исполнительного устройства (ИУ). В данной САУ – это запорный клапан. Для более быстрого наполнения поплавковой камеры бензином необходимо увеличить размер этого клапана.

2. Точность регулирования уровня бензина зависит от датчика – это поплавок. Для повышения точности регулирования необходимо уменьшить его вес и увеличить размер.

3. Увеличить значение регулируемой величины – это, значит, повысить уровень бензина в поплавковой камере. Величина регулируемой величины зависит от задающего устройства (ЗУ). Это расстояние от поплавка до запорного клапана. Для увеличения уровня бензина необходимо это расстояние уменьшить.

Классификация САУ

По функциональной схеме можно сделать и более глубокий анализ = провести классификацию данной САУ по самым различным признакам от алгоритма процесса увеличения до анализа сигналов управления.

По цепи управления: Все автоматические системы по цепи управления можно разделить на две группы.

Первая группа – это системы с заранее заданными (жестким) алгоритмами управления, регуляторы которых содержат только исполнительные элементы. К первой группе относятся:

САК – система автоматического контроля, которая производит в автоматическом режиме измерения контролируемой величины и все операции, связанные с обработкой, регистрацией и передачей полученных данных.

Цель контроля: сигнализация, защита, регистрация, блокировка.

САУ – система автоматического управления, которая обеспечивает изменение регулируемой величины объекта управления согласно технологическим требованиям и с учетом возмущающих воздействий.

Цель управления: Изменять параметры объекта управления в зависимости от времени, вида и величины возмущающих воздействий и действительного значения регулируемого параметра.

САР – система автоматического регулирования (или стабилизации), которая обеспечивает поддержание управляемой величины в заданных пределах при произвольно изменяющихся возмущающихся воздействий.

Цель регулирования: стабилизация заданного режима работы объекта регулирования при случайном изменении возмущающих воздействий (и особенно, если возмущение – это нагрузка).

САР можно рассматривать как частный случай работы САУ, когда задающее воздействие U(t) является постоянной величиной.

СПУ – система программного управления, в котором управляющее воздействие изменяется по заранее составленной программе.

Цель управления: изменение режима работы объекта управления согласно составленной программе в функции времени. Например, изменение температуры в калорифере. Или управление в функции изменения параметров обрабатываемой детали. Например, в станках с числовым программным управлением.

СПУ можно рассмотреть как частный случай работы САУ, когда закон изменения, задающий воздействие U(t) заранее известен, заранее запрограммирован и в процессе работы не изменяется. Вводится только поданные на вход системы.

САС – система автоматического слежения (или следящая система), которая на выходе в точности воспроизводит случайные сигналы, поданные на вход системы.

Цель управления: копирование (кодирование, преобразование, видоизменение) на выходе системы сигналов, поданных на ее вход. Сигналы, проходящие через САС, не корректируются, а только (но не всегда) масштабируются по величине или по мощности.

САС можно рассмотреть, как частный случай САУ закон изменения задающего воздействия U(t) заранее неизвестен.

Вторая группа – это оптимальные управления (ОСУ) с заранее известным (гибким) алгоритмом управления за счет автоматического поиска и поддержания оптимального управления согласно заданному критерию качества регулирования. Регуляторы таких систем кроме основного контура регулирования, содержащие исполнительные устройства, имеют дополнительный контур самонастройки, который изменяет алгоритм управления и параметры регулятора для обеспечения оптимального производственного процесса. Ко второй группе относятся:

СОУ – система оптимального управления, в которой задача оптимального управления сводится к определению оптимального алгоритма управления при заданной и не изменяющейся структуре и параметров системы.

Цель управления: определение оптимального алгоритма работы системы, когда известна и структура, и параметры системы управления.

АСУ – адаптивные системы управления, которые автоматически приспосабливаются (адаптируются) к изменению свойств объекта правления и к изменяющимся внешним условиям работы путем накопления и использования информации, получаемой в процессе работы, для достижения оптимального поведения системы путем целенаправленного изменения параметров регулятора, структуры системы и совершенствования алгоритма управления.

Цель управления: обеспечение заданного показателя качества регултрования (критерия качества) в условиях не стационарности объекта управления.

Различают следующие виды адаптивных систем:

— самонастраивающиеся системы,- в которых адаптация производится путем изменения некоторых параметров регулятора и управляющих воздействий.

— самоорганизующиеся системы,- в которых адаптация производится не только за счет изменения ее параметров и управляющих воздействий, а также за счет изменения структуры системы управления путем автоматического подключения или отключения корректирующих звеньев.

— самообучающиеся системы,- в которых адаптация производится не только за счет изменения ее параметров, управляющих воздействий и подключения корректирующих звеньев, а также дополнительно за счет совершенствования алгоритма управления путем автоматического поиска оптимальных управлений, упоминания их и с одновременным забыванием старых, менее эффективных алгоритмов управления.

Система экспериментального управления (СЭУ) – это система, которая самостоятельно в процессе своей работы вырабатывает и поддерживает экспериментальное значение регулируемого параметра.

Цель управления: непрерывный поиск экстремума по управляющему воздействию, когда динамические свойства объекта управления случайным образом изменяются.

СЭУ – это один из видов самонастраивающихся систем. Выделение ее в самостоятельный класс связан со специальной особенностью управления такой системы, когда заранее не известна ни величина, ни даже направления (больше или меньше) изменения управляющих воздействий. Все это определяется в процессе работы системы аналитически (рассчитывается) или экспериментально (путем подачи пробных сигналов).

По алгоритму управления.

Принцип программного управления, когда алгоритм управления вырабатывается по заранее составленной программе в задающем устройстве и последовательно выдается на объект управления.

В таких САУ вся информация об управлении априорно (заранее) занесена в задающее устройство. По такому принципу работают станки с числовым программным управлением для получения ткани с вышитым рисунком, светофоры на перекрестках и т.д.

Принцип управления по возмущению, когда алгоритм управления вырабатывается с помощью датчика возмущающего воздействия и компенсирует вызываемое им отклонение регулируемой величины.

В таких САУ вся информация об управлении на регулятор поступает с возмущающего воздействия. Обычно это нагрузка. По такому принципу работают, например, генераторы с дополнительной обмоткой возбуждения в цепи якоря, в которой создается дополнительный магнитный поток для компенсации потери напряжения, который пропорционален силе тока нагрузке генератора.

Принцип управления по отклонению, когда алгоритм управления вырабатывается по отклонению между заданным и действительным значением регулируемой величиной.

В таких САУ информация определяется с помощью датчика регулируемой величины, сравнивается с заданным и пропорционально ошибке происходит процесс регулирования. Особенность такой САУ – наличие главной обратной связи от регулируемой величины на регулятор. По такому принципу работают большинство САУ для регулирования температуры, давления, частоты вращения двигателей и т.д.

Принцип комбинированного управления, когда алгоритм управления вырабатывается одновременно и по возмущению и по отклонению

Такие САУ имеют два контура управления. В первом контуре (по возмущению) производится быстрое предварительное регулирование, а во втором контуре (по отклонению) производится медленная и точная регулировка. По такому принципу происходит регулирование, например, давление пара в паровом котле. Пропорционально расходу пара производится регулирование по возмущению (по нагрузке), а по отклонению давления пара от заданного производится более точное регулирование.

По закону регулирования.

П-закон регулирования (пропорциональный), когда действие на ОР пропорционально сигналу управления.

И-закон регулирования (интегральный), когда воздействие на ОР пропорционально интегралу (обычно по времени) от сигнала управления.

ПД-закон регулирования (пропорционально диффиринцирующий), когда на ОР подается два сигнала управления. Один пропорциональный, а второй — производительной от этого пропорционального сигнала.

ПИ-закон регулирования (пропорционально интегральный), когда на ОР подается два сигнала управления. Один пропорциональный, а второй – по интегралу от этого пропорционального сигнала.

По виду обратной связи.

Одноконтурные САУ имеют одну главную обратную связь, служащую для сравнения действительного и предписанного значения регулируемой величины.

Многоконтурные САУ кроме главной обратной связи имеют еще дополнительные (местные) обратные связи, соединяющие выход и вход одного или нескольких элементов системы.

Положительная обратная связь, если с увеличением сигнала на выходе, сигнал на входе тоже увеличивается.

Отрицательная обратная связь, если с увеличением сигнала на выходе, сигнал на входе уменьшается.

Жесткая обратная связь обеспечивает прохождение сигнала в переходном и в установившемся режиме с одинаковым коэффициентом передачи.

Гибкая обратная связь обеспечивает прохождение сигнала только в переходном режиме работы системы. В установившемся режиме коэффициент передачи равен нулю (обратная связь обрывается).

По количеству регулируемых величин.

Одномерная САУ, с одной регулируемой величиной.

Многомерная САУ, с несколькими регулируемыми величинами, которые разделяются на:

— системы несвязанного регулирования, в которых регуляторы, предназначены для регулирования различных величин, не связанны друг с другом;

— системы связанного регулирования, в которых регуляторы различных регулируемых величин имеют друг с другом взаимные связи.

По ошибке в установившемся режиме.

Статическая система, которая, в установившемся режиме работы по отношению к заданному воздействию, имеет отклонение регулируемой величины от заданной в зависимости, от величины этого приложенного воздействия.

Астатическая система, которая в установившемся режиме работы по отношению к заданному воздействию не имеет отклонение регулируемой величины от заданной.

По наличию и виду вспомогательной энергии.

Прямое регулирование, когда в системе управления не используется вспомогательная энергия стороннего источника. Энергия датчика достаточно для управления регулирующим органом энергии.

Непрямое регулирование, когда датчик использует вспомогательную энергию стороннего источника, для управления регулирующим органом.

Системы непрямого регулирования по виду вспомогательной энергии разделяются: электронные, электромеханические, гидравлические, механические, комбинированные.

По стабильности параметров системы.

Стационарные системы, в которых все параметры элементов системы не изменяются во времени или математическая модель которых описывается дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами. Это, например, электродвигатели, гидравлические и механические устройства станка и т.д.

Нестационарные системы (во времени), которые имеют хотя бы одно звено с изменяющимися параметрами в процессе работы, или математическая модель, которые описываются дифференциальными уравнениями с переменными параметрами. Это, например, самолет, в котором при полете по мере расхода топлива изменяется его вес, расположение центра тяжести.

По виду сигналов управления.

Непрерывные сигналы управления представляют собой непрерывную функцию времени. Между входными и выходными величинами всех элементов системы существует функциональная непрерывная связь.

Прерывистые сигналы управления (или дискретные сигналы) характеризуются наличием разрыва непрерывности и скачков подачи сигнала управления. Между входными и выходными величинами системы управления функциональная связь в некоторые промежутки времени прерывается.

Прерывистые сигналы в свою очередь разделяются:

-релейные, когда сигнал управления постоянный по величине или равен нулю. Фактически он соответствует двум командам: “пуск” или “стоп”;

— позиционные, когда сигналы управления по абсолютной величине остаются постоянными, но в зависимости от алгоритма управления меняют знак или равны нулю;

— вибрационные, когда чередуются разные по величине сигналы;

— импульсные, когда сигналы управления преобразованы в последовательность модулированных импульсов, чередующихся через определенные промежутки времени (такты).

— кодированные, когда сигналы управления преобразованы в определенный код.

По математическим признакам.

Линейные системы, все звенья описываются линейными дифференциальными управлениями при значительных отклонениях.

Нелинейные системы, в которых хотя бы одно звено описывается нелинейным дифференциальным уравнением.

Нелинейные системы в свою очередь разделяются на:

— несущественно нелинейные системы, которые при малых отклонениях регулируемого параметра можно линеаризовать;

Пример анализа САУ по классификационным признакам.

ЗАДАНИЕ: Провести анализ по классификационным признакам системы автоматического регулирования уровня бензина в поплавковой камере (рисунок 1 и 4).

РЕШЕНИЕ: 1. Цель управления в этой автоматической системе – стабилизировать уровень бензина при разных возмущающих воздействиях и прежде всего от изменения нагрузки. Это САР – система автоматического регулирования.

2. Согласно полученной функциональной схеме (рисунок 4) сигнал с регулируемого параметра (уровень бензина) через главную обратную связь (поплавок) подается на сравнивающее устройство регулятора. Регулирование происходит пропорционально ошибке регулирования или по отклонению действительного значения уровня бензина от заданного. Алгоритм регулирования соответствует принципу регулирования по отклонению.

АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

При проектировании систем кондиционирования воздуха для небольших офисных помещений возникают проблемы выбора между системами центрального кондиционирования и сплит-системами. Микроклимат в офисных помещениях оказывает существенное влияние на работоспособность людей. Выбор оптимального варианта системы кондиционирования определяется планировкой помещений, архитектурой и ориентацией здания, внутренними тепловыми нагрузками.

Многие заказчики останавливают свой выбор на сплит-системах. Две основные причины в пользу сплит-систем: незначительные первоначальные затраты и экономия энергии. Однако, автономные системы на практике гораздо менее эффективные, чем центральные. Эксплуатационные расходы для сплитов выше, и, при этом, невозможно обеспечить в обслуживаемых помещениях хотя бы минимальную смену воздуха.

Системы центрального кондиционирования предусматривают качественное регулирование параметров микроклимата и подачу свежего очищенного воздуха. Системы обладают низкими эксплуатационными затратами, имеют долгий срок службы. Однако, они относительно дорогие, монтаж и наладочные работы требуют привлечения квалифицированных специалистов.

Очень показательным объектом в решении этой проблемы оказался офис общей площадью около 250 м2, в помещениях которого переменная солнечная радиация приводит к нестационарности процессов теплообмена во всех помещениях. Для помещений, расположенных на предпоследнем этаже высотного здания, специалистами МГСУ была запроектирована система кондиционирования воздуха на базе центрального кондиционера CDCM 56 фирмы WESPER (Франция) с воздухоохладителем прямого испарения и реверсивного компрессорно-конденсаторного агрегата. Функциональная схема системы кондиционирования приведена на рис. 1. Воздухообмен в помещениях рассчитан на ассимиляцию теплоизбытков. Основное оборудование размещено на последнем техническом этаже. Главной особенностью помещений является то, что часть их выходит окнами на юг — восток, а другая часть — юг — запад. Переменная солнечная радиация вызывает большие, неравномерные в течение дня, тепловые нагрузки.

 

Рис. 1. Функциональная схема системы кондиционирования офисных помещений. 1 — центральный кондиционер, 2 — компрессорно-конденсаторный агрегат, 3 — вытяжная установка, 4 — байпасный клапан, 5 — забор свежего воздуха, 6 — контур хладагента, 7 — контур теплоснабжения калорифера, 8 — забор наружного воздуха для охлаждения конденсатора

 

Для обеспечения круглогодичной работы, конденсаторный агрегат расположен в потоке вытяжного воздуха. Контур хладагента оборудован терморегулирующим вентилем, фильтром-осушителем, смотровым стеклом, реле высокого и низкого давления, соленоидным вентилем и обратным клапаном.

Кондиционер укомплектован всеми секциями, необходимыми для обработки воздуха: входной клапан, фильтр, водяной калорифер, воздухо охладитель прямого испарения, вентилятор.

Распределение воздушных потоков осуществляется по четырем магистральным воздуховодам. Параметры воздухообмена по помещениям приведены в таблице 1.

На техническом этаже на магистральных разветвлениях смонтированы четыре автоматических регулятора расхода воздуха с термостатами, установленными в обслуживаемых помещениях. Принципиальная схема системы приведена на рис. 2.

На центральном магистральном воздуховоде установлен байпасный клапан – 12 (1). Управление регуляторами осуществляется с центрального управляющего блока (2). Принципиальная схема системы воздухораспределения приведена на рис.1.

Система с переменным расходом воздуха обеспечивает поддержание заданных параметров в каждом помещении при использовании установки кондиционирования с постоянным расходом. Расход подаваемого в помещения воздуха изменяется исходя из фактической температуры в помещении и заданных значений регулируемой величины. Управляющий блок (2) постоянно обменивается информацией с каждым клапаном и выбирает заданный режим работы. Избыток воздуха, который не требуется для кондиционирования помещений, возвращается непосредственно в кондиционер через байпасный клапан, обеспечивая постоянный расход воздуха через установку.

 

Рис. 2. Принципиальная схема системы с переменным расходом воздуха

 

Регулирующие и байпасный клапана имеют прочный сварной цилиндрический корпус. Заслонки, радиальной конструкции, с поворотом в пределах 90 градусов обеспечивают стабильное управление потоком воздуха. Каждый регулирующий клапан связан с термостатом, установленным в обслуживаемом помещении. Чувствительный элемент термостата измеряет температуру в помещении и изменяет положение заслонки таким образом, чтобы за счет количества подаваемого воздуха создать комфортную температуру. С термостата комфортные параметры передаются также на управляющий блок. Байпасный клапан управляется по сигналу датчика скорости/статического давления, перепуская излишки воздуха на вход в кондиционер.

 

№ Наименование помещения Площадь, м2 Расход воздуха, м3/ч Теплоизбытки, кВт12 часов/16 часов 1 Кабинет директора 40 800 2.4/4.6 2 Бухгалтерия 20 400 1.8/2.6 3 Комната программистов 120 3200 8.2/20.4 4 Кабинет главного инженера 20 120 1.8/3.6 5 Приемная 30 480 1.6/1.6   ИТОГО: 230 5000

Таблица 1. Параметры воздухообмена по помещениям

 

Управляющий блок координирует, контролирует и выполняет диагностику системы управления. Блок осуществляет обмен информацией между регуляторами и выбирает режим работы системы.

Таким образом, система с переменным расходом воздуха обеспечивает:

• подачу свежего воздуха, прошедшего очистку и термообработку в кондиционере;
• индивидуальное регулирование параметров микроклимата в каждом помещении;
• небольшое количество хладагента в системе;
• отсутствие трубопроводов хладагента и дренажа в помещениях. При этом, налицо низкая стоимость технологического оборудования, простота монтажа и обслуживания, а также высокая энергоэффективность (работа кондиционера оптимизируется в зависимости от наружных условий и нагрузок внутри помещения).

Наиболее перспективными объектами для систем с переменным расходом воздуха являются частные коттеджи, небольшие офисные и административные помещения, промышленные помещения, торговые комплексы малой площади.

Статья подготовлена техническим отделом компании «VENTRADE»

 

схема, принцип работы, особенности монтажа и отзывы

Что такое мультизональные системы кондиционирования? На самом деле, это устройства для контроля температуры, которые используются в закрытых помещениях. Отличие от обычных сплит-систем кроется в наличие одного блока управления. Фреон в данном случае находится в единой магистрали. Внешний блок чаще всего устанавливается на крыше здания.

Для соединения кондиционеров применяется разветвитель. Недостатком устройств данного типа считается их дороговизна. Однако надо отметить, что у моделей высокий коэффициент эффективности. Чтобы детальнее разобраться в мультизональных устройствах, надо рассмотреть их схему.

Мультизональная система кондиционирования: схема

Мультизональная система включает в себя один наружный блок, который устанавливается с мощным вентилятором. Компрессор для него подбирается высокочастотного типа. Межблочный кабель отходит от блока питания. Для управления системой применяется сетевой конвертор. Модули в мультизональных системах используются разной частоты.

Внутренние блоки соединяются с магистралью. Дополнительно схема мультизональной системы включает в себя пульты для управления. Сигнал при этом поступает на центральный блок управления. Для регулировки температуры применяются обычные инфракрасные пульты. Расширитель подключается через общую магистраль. Для управления фреоном используется выносной вентиль.

Как работает система?

Работают мультизональные системы центрального кондиционирования за счет подачи фреона по общей магистрали. Циркуляция воздуха происходит при помощи вентилятора, который находится во внешнем блоке. Для подачи напряжения на устройство имеется компрессор, который управляется сетевым конвертором.

Также стоит отметить, что в цепи располагаются разветвители. Они отвечают за отдельные внутренние блоки, которые подсоединены к общей системе. Центральный модуль контролирует электропитание оборудования. Чтобы настраивать температуру в помещениях, используется пульт, от которого на центральный блок поступают сигналы, которые в дальнейшем подлежат обработке.

Монтаж модели

Монтаж мультизональной системы кондиционирования в жилом доме занимает много времени. Внешний блок, как правило, ставится на крыше помещения. Межблочный кабель разрешается устанавливать на фиксаторах. При этом блок питания с расширителем должны находиться возле модуля. Внутренние блоки разрешается устанавливать только через разветвители. Для этого придется прокладывать дополнительные сети. Для закрепления внутреннего блока на стенку устанавливаются стойки. Выносные вентили должны находиться за разветвителями.

Отзывы об устройствах на два внутренних блока

Мультизональные системы кондиционирования воздуха на два блока отзывы от покупателей получают положительного характера. Если верить потребителям, то современные модели способны легко поддерживать температуру в доме площадью до 150 кв. метров. Коэффициент холодопроизводительности у модификаций доходит до 10 БТЕ.

Также стоит отметить, что на рынке представлено много устройств с фильтрами, которые не сушат воздух. Показатель потребления энергии у мультизональных систем данного типа не превышает 340 Вт. Осушители применяются с блоком управления и без него. Высота установки магистрали у разных производителей может отличаться. Коэффициент эффективности у систем данного типа стартует от 80 %.

Устройства с тремя внутренними блоками

Системы центрального кондиционирования на три внутренних блока, как правило, устанавливаются с несколькими модулями. Фильтры в устройствах используются разного класса защиты. Современные модели выделяются не только высоким коэффициентом эффективности, но и мощным вентилятором. Компрессоры применяются на 2, или 5 кВт. При этом рабочая частота у них равняется 45 Гц.

Многие системы кондиционирования производятся с защищенными магистралями. Распределители устанавливаются, как правило, с блоками управления. Уровень шума у моделей равняется около 75 дБ. Для регулировки температуры часто применяются инфракрасные пульты. Датчики у мультизональных систем используются встроенного типа. Блоки питания имеются на 230 В. Многие покупатели считают эффективными данные устройства, однако они дорого стоят.

Системы на пять блоков

Высокой мощностью отличается пятиблоковая мультизональная система кондиционирования. Описание устройств стоит начать с перечисления показателей. Коэффициент эффективности у них располагается на уровне 85 %. Также стоит отметить, что у моделей имеется несколько модулей. Распределители могут устанавливаться с преобразователями, либо без них. Некоторые специалисты говорят о том, что модели сложны в установке.

Каждый внутренний блок нуждается в отдельном расширителе. Площадь обслуживания устройств составляет 120 куб. метров за час. Фильтры у моделей применяются с системами защиты. На рынке имеется много модификаций мультизонального типа со встроенными датчиками. Параметр холодопроизводительности у них стартует от 35 БТЕ. Вентиляторы применяются разного диаметра. В данном случае многое зависит от мощности оборудования.

Отзывы об устройствах с технологией VRV Plus

Системы с технологией VRV Plus пользуются большой популярностью. Как правило, на рынке представлены модификации на два внутренних блока. Коэффициент холодопроизводительности у них стартует от 30 БТЕ. Многие модели способны похвастаться качественными блоками, которые работают в экономном режиме. Модули в устройствах используются с блокираторами.

Модели замечательно подходят для панельных домов. Блоки питания используются на 200 В, а рабочая частота в среднем равняется 40 ц. Вентиляторы используются с мощными компрессорами. Охладители в данном случае управляются центральным блоком. Магистрали разрешается устанавливать на высоте около двух метров. Многие модели работают от нескольких модулей.

Модели с технологией VRF

Мультизональная система кондиционирования с технологией VRF производится с двумя или тремя блоками. Показатель эффективности у моделей очень высокий. Если верить отзывам покупателей, то устройства легки в управлении. Для подключения блоков необходим расширитель. Модули у систем применятся только проводного типа. Блоки питания под них подбираются на 220 В. Рабочая частота у систем мультизонального типа составляет в среднем 45 Гц. Вентиляторы, как правило, работают напрямую через компрессоры. Оптимальная высота внутреннего блока — 1.8 метров.

Некоторые системы кондиционирования производятся с датчиками. Они работают от модулей, которые соединяются с центральным блоком управления. Наружный блок мультизональной системы кондиционирования может устанавливаться на крыше. Модели данного типа замечательно подходят для складских помещений. Номинальная мощность у них равняется 4 кВт. Магистрали используются с ионизатором и без него. Осушители устанавливаются в основном возле модуля.

Модели мощностью 3 кВт

Мультизональная система кондиционирования на 3 кВт производится, как правило, с тремя внутренними блоками. Средняя площадь охлаждения составляет около 220 кв. метров. Некоторые модификации имеют несколько компрессоров. Внутренние блоки устанавливаются за расширителями. Модели с блоком питания на 200 Вт способны поддерживать рабочую частоту на отметке 45 Гц. У них используется импульсный преобразователь. Фреон может применяться разных классов.

Современные системы кондиционирования работают от канального модуля. При этом температура настраивается непосредственно через пульты. Монтаж магистрали осуществляется при помощи фиксаторов. Внутренние блоки разрешается устанавливать на небольшой высоте. В данном луче многое зависит от производителя системы.

Устройства на 5 кВт

Мультизональная система кондиционирования на 5 кВт имеется высокий параметр холодопроизводительности. Расширители в данном случае подходят только с переходниками. Если говорить про недостатки, то следует помнить о высоком уровне шума. Также модели данного типа не допускают высокого перепада магистрали. На вешний блок оказывается большая нагрузка. Также стоит отметить, что датчики у моделей применяются только встроенного типа.

Если рассматривать устройства на три внутренних блока, то коэффициент эффективности у них не превышает 65 %. Многие модели применяются с контактными расширителями, которые управляются от модулей. Осушители встречаются очень редко. Показатель теплопроизводительности находится на уровне 35 БТЕ. На рынке имеется много систем кондиционирования, способных работать при частоте 55 Гц, а блоки питания для них подбираются на 200 В. Показатель расхода энергии у моделей мультизонального типа, как правило, находится в районе 340 Вт.

Модели мощностью 10 кВт

Мультизональная система кондиционирования на 10 кВт может работать от нескольких модулей. Если верить отзывам покупателей, то модели замечательно подходят для офисных помещений. Коэффициент холодопроизводительности равняется 30 БТЕ. При этом частота у систем составляет около 45 Гц. Некоторые модели производятся двумя компрессорами. Таким образом, во внутреннем блоке устанавливается мощный вентилятор.

Ионизаторы встречаются только в современных модификациях. Уровень шума у них составляет 60 дБ. Если рассматривать устройства на три блока, то у них имеется два модуля. Разветвители устанавливаются с расширителями, либо без них. Внутренние блоки часто делаются с фильтрами. Выносные вентили разрешается монтировать через центральную магистраль. Для отвода фреона применяется кабель межблочного типа.

Блок ротации кондиционеров: назначение и функциональные особенности

На сегодняшний день трудно представить себе функционирование современного предприятия без компьютерной техники, с которой вся информация стекается в серверные. Серверные предназначены для хранения данных и управления всей электронной инфраструктурой, именно поэтому в них установлено дорогостоящее оборудование, которое, для нормального функционирования должно содержаться в строго определенном, влажностно-температурном режиме.

Учитывая важность такого оборудования, особые требования предъявляются к безотказной работе системы охлаждения в серверных, для обеспечения которой используется резервирование системы охлаждения. Одним из основных устройств, использующихся при резервировании, является блок ротации кондиционеров.

Назначение и функциональные особенности

Основной функцией модуля ротации является чередование работы кондиционеров в заданном интервале времени, путем регулирования подачи напряжения на все устройства охлаждения. Для этого, модуль чередования использует три температурных датчика, один из которых диагностирует температуру помещения, а остальные устанавливаются возле штатных датчиков внутренних блоков. Модуль ротации дает возможность:

• Попеременного переключения климатической техники, частота которой устанавливается пользователем.
• Переключение с неисправного кондиционера на резервный. При этом в локальную сеть оповещения предприятия передается код неисправности.
• Возможность контроля за температурой в серверной, за счет собственного датчика, а в случае ее повышения, подключение дополнительной климатической техники.
• Отключение всего охлаждающего оборудования в случае непредусмотренной или аварийной ситуации, с выдачей во внешнюю сеть сигнала «Авария».

Следует учесть, что блоки ротации УРК-2 и УРК-2Т являются наиболее простыми устройствами чередования двух групп бытовой климатической техники, полупромышленных кондиционеров или испарительных блоков мультисистем. Использование таких модулей позволяет систему охлаждения интегрировать с охранной или пожарной сигнализацией, что дает возможность оперативно отреагировать на взлом и возгорание в помещении с дорогостоящим оборудованием.

к оглавлению ↑

Особенности эксплуатации и подключения модуля ротации УРК-2

На этом приборе реализован вход для подключения дополнительного температурного датчика. При повышении температуры в помещении выше порога установленного для датчика, происходит кратковременный ввод в действие всех работающих устройств кондиционирования. Такое совместное охлаждение воздуха, в течение 5 минут способно понизить температуру в помещении. Если этого не происходит, то в локальную сеть оповещения предприятия посылается сигнал «Авария».

Важно!
Для использования модуля УРК-2, климатические устройства должны быть оснащены функцией автоматического рестарта.

к оглавлению ↑

Ротация, с передачей данных по ИК и радиоканалу

Многие руководители предприятий для поддержания необходимой температуры лабораторий и серверных применяют бытовые кондиционеры. Это связано с достаточно высокой стоимостью специализированной техники, предназначенной для охлаждения воздуха в таких помещениях. Для экономии электроэнергии, повышения отказоустойчивости бытовой климатической техники, а также для обеспечения бесперебойного функционирования охлаждения, очень часто применяется схемы резервирования и попеременного переключения кондиционеров, выполненные на основе модулей ротации БУРР и БИС.

База работает в комплекте с исполнительными модулями БИС, установленными по одному на каждое устройство, которых может быть 15. База БУРР оснащена собственным датчиком температуры, на основании данных которого и происходит диагностика работы климатической техники. Принцип его работы заключается в переключении подачи электропитания на определенную группу устройств охлаждения.

Команды, разрешающие или запрещающие подачу электроэнергии, с базового модуля передаются на исполнительные, по радиоканалу. Дальность между исполнительными модулями может составлять 50 м, а они передают команды на кондиционер, посредством ИК канала. Программирование действий ИК излучателей, на включение или выключение определенных климатических приборов осуществляется на базовом модуле. Перед первым пуском «базы», при помощи панели ввода данных устанавливаются предельные величины температуры в помещении.

Совет:
Следует понимать, что для эксплуатации систем ротации БУРР и БИС, все устройства для охлаждения воздуха, должны быть оборудованы ИК приемниками.

Такая система дает возможность реализации различных вариантов попеременного использования климатической техники, которая может состоять как из двух, так и из трех групп. Устройство ротации кондиционеров, выполненное на основе модулей БУРР и БИС, дает возможность:

1. Мгновенного ввода в эксплуатацию резервной климатической техники. В случае отказа основной группы или нарушение ее нормальной работы происходит резкое повышение температуры в помещении. Именно на это и реагирует базовый модуль, давая команду подключения резерва.
2. Подключение дополнительной группы климатической техники, при недостатке производительности основной.
3. Эффективного переключения нескольких групп кондиционеров, для выработки ими одинакового ресурса. Частота переключений между группами определяется пользователем.

Применение приборов БУРР и БИС позволяет автоматически прекращать подачу напряжения на кондиционеры, и передавать в общую сеть команды «Авария» или «Пожар». Основным достоинством использования БУРР и БИС является:

• Простота установки, настройки, которая функционирует без прокладки коммуникационных линий к каждому прибору.
• Возможность использования для охлаждения климатическую технику, различной мощности, производительности и торговой марки.
• Возможность монтажа базового модуля БУРР в смежном помещении.

Применение блоков ротации для переключения функционирующих устройств охлаждения воздуха с резервной климатической техникой, дает возможность существенно продлить их ресурс благодаря равномерному вводу в эксплуатацию и контролю над температурными показателями.