Regulace v praxi II - Ohřev a chlazení ve vzduchotechnice
Další vybraná kapitola se zabývá ohřevem a chlazením pro vzduchotechnické jednotky. Najdete zde popis a funkci vodního a elektrického ohřevu a princip chlazení ve vzduchotechnice a několik pro vás možná zajímavých myšlenek. Zařazeny jsou i způsoby regulace teploty foukaného vzduchu.
Další vybraná kapitola se zabývá ohřevem a chlazením pro vzduchotechnické jednotky. Najdete zde popis a funkci vodního a elektrického ohřevu a princip chlazení ve vzduchotechnice a několik pro vás možná zajímavých myšlenek. Zařazeny jsou i způsoby regulace teploty foukaného vzduchu.
Na obrázku 3.0.1 a 3.0.2 je technologicky rozkreslena ukázková vzduchotechnika, kde je osazena většina přístrojů používaná v oblasti vzduchotechniky. Jednotlivé okruhy jsou postupně popsány v následujících kapitolách. Před čtením následujících kapitol si pozorně prohlédněte technologické schéma této ukázkové vzduchotechniky.
Technologické schéma ukázkové vzduchotechniky
 Obr. 3.0.1 První část ukázkové vzduchotechniky |
 Obr. 3.0.2 Druhá část ukázkové vzduchotechniky |
3.5 Okruh ohřevu ve vzduchotechnice
K této kapitole jsem zařadil i způsoby regulace teploty foukaného vzduchu, protože se toto téma přímo dotýká ohřívačů vzduchotechniky. Regulace teploty foukaného vzduchu můžeme rozdělit na tři hlavní principy, případně jejich kombinace. Článek navazuje na první díl Topný okruh a podlahové vytápění.
- Regulace na teplotu přívodního vzduchu. Uživatel si nastaví žádanou teplotu foukaného vzduchu a my regulujeme ohřívač na tuto teplotu (snímač TT02 ukázkové vzduchotechniky na obrázku 3.0.2). Tato regulace se hodně používá v kuchyních a zařízeních, kde ohřívačem vzduchotechniky hradíme jen tepelné ztráty větráním prostoru či eliminujeme tepelné zisky z cizích zdrojů tepla (není požadováno udržování konstantní prostorové teploty ve větraném prostoru vzduchotechnikou). Zde není žádná zpětná vazba na teplotu v prostoru, proto může teplota foukaného vzduchu ovlivňovat chod topení nebo chlazení ve větraném prostoru.
- Regulace na prostorovou teplotu. Uživatel si nastaví teplotu v prostoru a my regulujeme ohřívač na tuto teplotu (snímač TT06 ukázkové vzduchotechniky na obrázku 3.0.2). Výhodou této regulace je, že můžeme teplotu foukaného vzduchu navýšit či snížit tak, abychom co nejdříve dosáhli nastavené teploty. Toho dosáhneme tak, že porovnáme teplotu v prostoru s nastavenou teplotou, a pokud se liší, vypočteme vlivnost VLIVNOST = (nastavená - prostorová) . vliv. Vliv pro většinu vzduchotechnik zadávám 1, 2 až 3. Vlivnost ořízneme na jedno desetinné místo a zatlumíme z důvodu případného kmitání žádané hodnoty pro PID regulátor, přičteme k nastavené teplotě a dostaneme žádanou teplotu foukaného vzduchu. Žádanou teplotu přívodního vzduchu ještě omezíme podle druhu větraného prostoru na ± 4 až ± 8 °C od teploty prostoru, abychom nefoukali extrémně studený či teplý vzduch. Též celkovou žádanou teplotu omezíme na zadaných mezích (16/40 °C).
- Regulace na odtahovou teplotu. Tato regulace je v zásadě stejná jako regulace na prostorovou teplotu. Použití regulace na odtahovou teplotu se používá v případech, kdy je osazení prostorového snímače (snímačů) nevhodné z důvodu ovlivňování prostorových snímačů nežádoucími vlivy a následnému zkreslení měřených hodnot.
Regulujeme-li vzduchotechniku na prostorovou teplotu, a zároveň ji používáme pro chlazení prostoru v letních měsících (klimatizace), musíme mít na paměti, že přechod z teplejšího do chladnějšího prostředí, může přinést zdravotní problémy vstupujících osob, proto zbytečně nepřechlazujeme větraný prostor. V letních měsících bychom měli automaticky navýšit žádanou teplotu ve větraném prostoru podle venkovní teploty tak, aby rozdíl teplot ve větraném prostoru a venkovním prostředí nebyl velký. Například můžeme vytvořit lineární interpolaci žádané teploty při 24 °C venku → 24 °C v prostoru; při 32 °C venku → 28 °C ve větraném prostoru.
U vzduchotechnik s teplovodním ohřívačem používáme regulaci směšováním, ne dříve používanou regulaci rozdělováním (až na málo časté výjimky). Regulace směšováním je kvalitativní regulace, kde je konstantní průtok v okruhu ohřívače a regulačním ventilem jen připouštíme topnou vodu. U regulace rozdělováním (kvantitativní regulace) je konstantní vstupní teplota topné vody s proměnným průtokem v okruhu ohřívače, což je nežádoucí s ohledem na možnost zamrznutí topného registru. Z důvodu konstantního průtoku není potřeba osazovat do okruhu ohřívače elektronická čerpadla. Zde stačí (a je žádoucí) čerpadlo standardní, s konstantními otáčkami. Technologická schémata na obrázku 3.5.1 ukazují zapojení, které vyhoví pro většinu aplikací a jsou regulačně jedny z nejlepších. Důležitou podmínkou pro správný chod a hlavně start teplovodního ohřívače v zimním období je dodržení minimální možné délky potrubí mezi regulačním uzlem a topným registrem. Čím je delší potrubní rozvod mezi regulačním uzlem a topným registrem, tím narůstá dopravní zpoždění soustavy, což stěžuje regulaci a můžeme se dostat do stádia, kdy je vzduchotechnika v zimním období nepoužitelná, což je docela zásadní nedostatek. Při osazování regulačního uzlu se snažíme o umístění co nejblíže vzduchotechniky, avšak jako maximální hranici bych určil cca 5 metrů od topného registru. Nedávno mě zaujala myšlenka osazení regulačního uzlu u venkovních vzduchotechnik do odtahové části vzduchotechniky nad ohřívač, kde je vzdálenost od topného registru minimální, a zároveň není regulační uzel vystaven povětrnostním podmínkám.
Obr. 3.5.1 Směšovací a vstřikovací okruh teplovodních ohřívačů vzduchotechniky
Máme-li výměník na nízkotlakou páru, taktéž neprovádíme regulaci škrcením (rozdělováním), z důvodu možného zamrznutí kondenzátu. Pokud máme možnost použít středotlakou páru, tak tuto páru a regulaci škrcením použít můžeme, zde už tento problém nenastává.
Na vodním ohřívači musíme hlídat protimrazovou ochranu, protože oprava či výměna výměníku je několikanásobně dražší než jeho ochrana. Zásah mrazové ochrany vyhodnocujeme při jakémkoli stavu vzduchotechniky (běh i odstavení). Ochranu teplovodního výměníku realizujeme dvěma způsoby.
Obr. 3.5.2 Mrazová ochrana
Prvním je instalování kapilárové mrazové ochrany přímo na lamely výměníku. Standardní kapilárové mrazové ochrany mívají délku kapiláry 6 metrů a tuto kapiláru namontujeme na výměník s patřičným minimálním rádiusem ohybu (min. 5 cm) "cik-cak" vodorovně (ne vertikálně!), z důvodu případného nerovnoměrného proudění vody ve výměníku. Pokud nám délka jedné kapilárové mrazové ochrany nestačí, použijeme více ochran tak, abychom pokryli celou plochu výměníku tepla. Vzdálenost mezi jednotlivými smyčkami kapiláry by měla být mezi 10 až 15 centimetry podle konstrukce topného registru. Chceme-li ušetřit digitální vstupy na řídicím systému, zapojíme mrazové ochrany do série, ale zbavujeme se tak možnosti jednoduchým způsobem určit mrazovou ochranu, která vyvolala havárii. Dále musíme mít na paměti, že je-li teplota v oblasti přístroje nižší než ve vzduchotechnice, přístroj vyhodnocuje teplotu okolí přístroje a ne teplotu na výměníku. Vlastní mrazová ochrana reaguje už při ochlazení cca 5 až 20 cm kapiláry podle výrobce nebo baňky ve vlastním přístroji, proto, pokud instalujeme kapilárovou ochranu do půdních prostor, venkovních jednotek atd., neosazujeme přístroj na plášť vzduchotechniky, ale vkládáme vlastní přístroj dovnitř vzduchotechniky. Montáž kapiláry začínáme u vstupu topné vody do výměníku a kapilárovou mrazovou ochranu nastavujeme na +5 až +7 °C.
Druhým způsobem je hlídání teploty vratné vody z výměníku. Pro tuto ochranu použijeme snímač teploty umístěný hned na výstupu vratné vody z teplovodního výměníku, který začne reagovat (cca 11 °C) otvíráním regulačního ventilu pro předcházení zásahu kapilárové mrazové ochrany. Pokud teplota vratné vody klesne pod minimální hodnotu vratné vody, odstavujeme vzduchotechniku a chování je jako při aktivaci kapilárové mrazové ochrany. Ochranu na vratné vodě nastavujeme na 9 °C s hysterezí 1 °C.
Provozní stav teplovodního ohřívače můžeme rozdělit na tyto stavy:
- Ohřev - temperování odstavené vzduchotechniky z důvodu předcházení protimrazových opatření. Tento stav je důležitý u venkovních a půdních vzduchotechnik.
- Mráz - regulační zásah při hrozbě zamrznutí výměníků. Důležité u všech vzduchotechnik s vodním ohřívačem.
- Prohřev - ohřev vzduchotechniky při jejím startu. Pokud výměník neprohřejeme, tak při nájezdu za nízkých venkovních teplot nám teplota na straně přívodního vzduchu klesne na nízkou hodnotu a to je pro větraný prostor nevyhovující. Teplota poté může klesnout až k hodnotě mrazových ochran.
- Chod - chování regulace při běhu vzduchotechniky.
Aplikování těchto stavů do provozu vzduchotechniky je popsáno v následném programátorském postupu.
Programátorský postup:
POSTUP UVEDEN POUZE V TIŠTĚNÉ VERZI KNIHY REGULACE V PRAXI
Další druh ohřevu je plynový ohřívač vzduchotechniky. Zde nemusíme aplikovat protimrazová opatření, ale přibyly nám zde jiné stavy, které musíme ošetřit. K vlastní regulaci hořáku můžeme přistupovat jako k plynovému kotli, ale PID regulaci výkonu hořáku uděláme citlivější. Většina hořáků je regulována plynule, tj. třípolohově. I když se to z prvního pohledu nezdá, je-li výkon hořáku vhodně navržen, lze docílit velmi kvalitní regulace. Před a za plynovým (elektrickým) ohřívačem bývají ve většině případů osazeny provozní a havarijní termostaty. Z důvodu ochrany hořáku havarijní termostaty VŽDY zapojíme. Protože tyto ohřívače dodávají výkon skoro ihned, tak vždy nejprve zapínáme ventilátory, otvíráme klapky, a teprve poté povolujeme chod ohřívače. Toto je základní podmínka pro správný chod plynového i elektrického ohřívače (požadavek výrobců) a zároveň je to šetrné řešení vzhledem k dalším komponentům vzduchotechniky. U některých plynových hořáků můžeme dobu "nájezdu" zkrátit o dobu provětrání hořáku cca 20 sekund. Musíme mít na paměti i tepelnou setrvačnost plynových (elektrických) ohřívačů, a proto musíme vždy před odstavením vzduchotechniky ohřívač vychladit. Protože většinou neznáme teplotu ohřívače, ale máme informaci o teplotě za ohřívačem, případně teploty na přívodním vzduchu, tak po povelu STOP odstavujeme ohřívač, ale pokud byl aktivní provoz topení, neodstavujeme ventilátory. Ventilátory odstavíme až po poklesu teploty vzduchu za ohřívačem pod stanovenou mez, nebo po maximální době vychlazování 0,5 až 5 minut (nastavit v provozu pro konkrétní ohřívač). Tuto mez jsem si ve většině případů stanovil tak, aby teplota přívodního vzduchu byla o 2 až 5 °C nižší než byla teplota na přívodu při chodu vzduchotechniky, ale je nutné to provozně odzkoušet pro daný ohřívač. Pokud nastane porucha "zanesení filtru," tak ohřívač odstavujeme, protože můžeme předpokládat nedostatečné proudění vzduchu přes ohřívač a hrozí jeho poškození (zvláště nutné u elektrických ohřívačů). Je-li chod vzduchotechniky nutný pro daný větraný prostor, poruchu jen signalizujeme, ale každou hodinu vyšleme příkaz STOP vzduchotechniky, aby byla obsluha nucena vzduchotechniku opětovně zapínat a tím byla nucena problém zaneseného filtru řešit. Přijde-li hlášení z hlídání tlakové diference přívodního ventilátoru o jeho nefunkčnosti či jiná havárie, odstavujeme ohřívač, ale vychlazování ohřívače provádíme vždy i při těchto haváriích. Samozřejmě, že vyhodnocujeme, zda byl ohřívač před odstavením v provozu, pokud ne, tak vychlazování provádět nemusíme.
Elektrický ohřívač funkčně ošetříme jako předem popsaný plynový ohřívač, ale regulace výkonu probíhá odlišně. Elektrický ohřívač bývá složen z většího počtu topných spirál, a proto regulujeme výkon ohřívače připínáním těchto topných spirál. Zároveň můžeme výkon topných spirál regulovat i pomalou pulzně-šířkovou modulací (PWM). Osvědčil se mi následující princip. Z PID regulátoru, který reguluje podle dříve popsaných principů (na přívod, prostor atd.), vezmeme výstup žádaného výkonu 0 až 100 % a tento rozsah rozdělíme podle výkonů topných spirál. Příklad: Výkon ohřívače je 40 kW s dvojicí skupin spirál po 20 kW. Protože je výkon rozdělen na dvě poloviny, tak první skupina bude 0 až 50 % regulačního zásahu a druhá skupina 55 až 100 % regulačního zásahu. Jednotlivé skupiny spirál připínáme silovými stykači. Postupem času jsem tento systém vypracoval do stádia, kdy zadávám jen výkon spirál a vše se automaticky přepočítá pro daný ohřívač. Použijeme-li sekundární PWM regulaci, musíme do silového okruhu topných spirál osadit polovodičové relé a poté máme možnost ohřívač regulovat touto regulací, ale musíme provést ještě pár drobných úprav. Podle předešlého příkladu provedeme převod pro první skupinu z PID rozsahu 0 až 50 % na PWM rozsah polovodičového relé 0 až 100 %. Totéž vytvoříme pro druhou skupinu, z rozsahu PID 45 až 100 % vytvoříme druhý rozsah 5 až 100 % pro PWM regulaci. Stykač pro připojení skupiny elektrických spirál připínáme až po požadavku PID regulátoru větším než cca 9 % s hysterezí 2 %. U nastavení PWM regulace můžeme začít s minimální periodou čtyř sekund a maximální periodou čtyřicet sekund. Při více spirálách je princip podobný, jenom rozsah 0 až 100 % se rozdělí na více skupin podle výkonu jednotlivých spirál. Musíme dát pozor na to, že výkony jednotlivých spirál (skupin spirál) nebývají vždy stejné. Překrytí výkonu na 45 až 50 % je záměrné (nutno upravit podle rychlosti regulované soustavy), protože chvíli trvá, než se spirála ohřeje alespoň na minimální výkon.
Na obrázku 3.5.3 máme elektrické schéma zapojení jedné spirály elektrického ohřívače pro systém pomalé PWM regulace. Při zapojení více skupin spirál je princip stejný. Silové zapojení můžeme realizovat dvěma způsoby. Jednodušší, levnější, ale s menší stabilitou regulace je to, že první spirálu (skupinu spirál) regulujeme PWM regulací s pomocí polovodičových relé a další spirály (skupiny spirál) jen připínáme při výkonu první spirály na 100 %. Po připnutí další sekce (sekcí), sjíždíme první spirálu na minimum a najíždíme tak, abychom docílili žádané hodnoty. Kvalitnější regulace docílíme osazením polovodičových relé na všechny spirály (skupiny spirál). Při větším počtu spirál můžeme stykače pro jejich odstavení spínat jediným výstupem z řídicího systému. U této varianty velmi pečlivě vybíráme polovodičová relé a dbáme na jejich dobré chlazení, doporučuji relé se spínáním v nule. Na elektrickém ohřívači bývá vždy minimálně jeden termostat, který slouží k ochraně ohřívače před nežádoucím přehřátím, a proto jej VŽDY připojujeme.
Programátorský postup:
POSTUP UVEDEN POUZE V TIŠTĚNÉ VERZI KNIHY REGULACE V PRAXI
Obr. 3.5.3 Elektrické zapojení jedné skupiny elektrického ohřívače
Silové zapojení
Vývody elektrických spirál jsou v elektrických ohřívačích většinou vyvedeny na svorkovnici ve skupinách, jen u malých výkonů jednotlivě. Skupiny jsou zapojeny převážně do hvězdy, ale není neobvyklé zapojení do trojúhelníku.
Pokud použijeme zapojení na obrázku 3.5.3, můžeme výkon ohřívače regulovat plynule. Stykač připneme při požadavku na aktivaci ohřívače a následně řídíme výkon polovodičovými relé. Polovodičové relé můžeme regulovat těmito způsoby:
- Základní způsob spočívá v paralelním spínání obou polovodičových relé danou frekvencí podle požadovaného výkonu ohřívače, tj. obě polovodičová relé jsou spínána současně v rozsahu 0 až 100 %. V tomto zapojení ušetříme jeden výstup z řídicího systému pro oddělené ovládání polovodičových relé a stabilita regulace (požadovaná teplota foukaného vzduchu) je ve většině případů dobrá. Tento způsob doporučuji pro většinu aplikací, protože docílíme stability teploty v rozmezí 0,5 °C.
- Pokud požadujeme kvalitnější stabilitu teploty, použijeme zapojení na obrázku 3.5.3, kde je ovládání polovodičových relé rozděleno a kde můžeme jemněji regulovat výkon ohřívače v rozsahu pro první polovodičové relé 0 až 50 % a druhým 50 až 100 %.
- Nepožadujeme-li stabilitu teploty v tak kvalitním rozsahu (např. výrobní haly), modifikujeme zapojení tak, že vynecháme stykač KM01 a polovodičová relé nahradíme stykači. V tomto zapojení sepneme pro výkon do 50 % jen jeden stykač (dvoufázové zapojení) a při překročení 60 % požadovaného výkonu připneme druhý stykač (třífázové zapojení).
Pro ilustraci uvedu příklad 12 kW skupiny, kterou budeme ovládat ve dvou stupních, tj. připnutím dvou a následně tří fází. Pokud aplikujeme dvou/třífázové zapojení, jak při použití polovodičových relé, tak stykačů, musíme spočítat fázový proud pro určení předřadného jištění.
Je skoro až nečekané, že při připnutí pouhých dvou fází docílíme polovičního výkonu skupiny.
Výpočet:
1) Uf = Us
2) If = P/U = 4000/400 = 10 A
3) R = U/I = 400/10 = 40 Ω
4) R1/2P = R1 . (R2 + R3) / R1 + (R2 + R3) = (40 . 80) / 120 = 26,6 Ω
5) If-1/2P = U/R1/2P = 400/26,6 = 15 A
6) P1/2P = U . If-1/2P = 400 . 15 = 6 kW
Obr. 3.5.4 Schematické zapojení 12 kW ohřívače do trojúhelníku
Výpočet:
1) If = Is
2) If = P/U = 4000/230 = 17,4 A
3) R = U/I = 230/17,4 = 13,2 Ω
4) R1/2P = R1 + R2 = 13,2 + 13,2 = 26,4 Ω
5) If-1/2P = U/R1/2P = 400/26,4 = 15,15 A
6) P1/2P = U . If-1/2P = 400 . 15,15 = 6,06 kW
Obr. 3.5.5 Schematické zapojení 12 kW ohřívače do hvězdy
3.6 Okruh chlazení ve vzduchotechnice
I když je na technologickém schématu ukázkové vzduchotechniky chladící okruh před topným, posunul jsem (z důvodu logické návaznosti a nejednotnosti projektantů vzduchotechniky v místě osazení registru chlazení) tento okruh až za něj. V současné době se setkávám ve většině případů s osazením chladícího registru před topný registr, ale nejsem schopen posoudit, jaké místo v technologii vzduchotechniky je to správné.
Chlazení se do vzduchotechnik osazuje ze dvou základních důvodů. Prvním je samozřejmě zchlazení větraného prostoru (nejen) v letních měsících. Druhým důvodem je odvlhčení prostoru nebo úprava vlhkosti foukaného vzduchu do prostoru. V prvním případě regulujeme na snímač přívodní teploty TT02 ukázkové vzduchotechniky na obrázku 3.0.2, podle žádané teploty foukaného vzduchu a chladičem regulujeme na tuto teplotu. V druhém případě musíme přívodní (cirkulační) vzduch zchladit pod rosný bod a regulovat chladič na tento bod. Na chladiči se nám vysráží vlhkost a následně dohřívačem ohřejeme vzduch na požadovanou teplotu foukaného vzduchu. Snímači relativní vlhkosti a osazování snímačů teploty do vzduchotechniky se bude zabývat kapitola 3.10.
Vlastní regulaci chlazení můžeme rozdělit na skokovou (ZAP/VYP) a plynulou regulaci chladícího média (vody). Pro chlazení vytvoříme též PID regulátor s podmínkami, které popíši v programátorském postupu, kde žádaná hodnota bude stejná jako u ohřevu VZT.
Dále nesmíme zapomínat na energii, kterou máme zdarma, tj. venkovní prostředí. U větších budov nebo výrobních hal se zdroji odpadního tepla ve větraném prostoru se chlazení venkovním vzduchem přímo nabízí. Dříve než zapneme chlazení, změříme venkovní teplotu a je-li venkovní vzduch o 1 °C chladnější než žádaná teplota s hysterezí 0,5 °C nebo než u výrobních hal s velkými teplotními zisky odtahová teplota, tak využijeme chlazení venkovním vzduchem.
U větších vzduchotechnik s regulací otáček ventilátoru a přímým chlazením, musíme brát v úvahu, že je většinou chladící registr spočítán na plný průtok vzduchu, a proto by při použití chlazení měly ventilátory jít na 100 % výkonu, jinak chladící registry namrzají a chladící agregáty pracují v nesprávném režimu a v krajním případě může dojít až k jejich poškození. Z toho plyne základní pravidlo, že chladící agregát nesmí být aktivní bez odběru, tj. je-li chladící agregát zapnut, MUSÍ BĚŽET VENTILÁTORY. Možná si říkáte, že je to samozřejmé, ale setkal jsem se s aplikací, kde zahlásil-li chladící agregát poruchu, vzduchotechnika se odstavila (nevím, proč byla porucha chlazení havárie), ale chladící agregát zůstal aktivní. Protože jsou chladící agregáty většinou vícestupňové a poruchu zahlásil jen jeden stupeň, tak další stupně byly stále aktivní. Z důvodu odstavené vzduchotechniky nebyl odběr a došlo k poškození kompresorů na některých aktivních stupních. Z tohoto důvodu při poruše chladícího agregátu neodstavujeme vzduchotechniku, ale jen hlásíme poruchu chlazení a chladící agregát je vždy blokován chodem vzduchotechniky. Je vhodné každý konkrétní případ prodiskutovat s technikem dodavatele chlazení při uvádění vzduchotechniky do provozu. Při odebírání malého výkonu chlazení dochází k občasnému namrzání chladícího registru, a proto osadíme kapilárovou mrazovou ochranu nebo častěji snímač tlakové diference, abychom mohli odepnout chladící okruh v případě namrzání výměníku a umožnili mu tak rozmrznout. U snímání tlakové diference je výhodou, že jedním přístrojem hlídáme namrzání výměníku i případné zanesení topného registru nečistotami. V ukázkové vzduchotechnice je dvouokruhové chlazení, ze kterého máme vytaženu signalizaci o poruše jednotlivých stupňů a dále signalizujeme chod kompresorů chlazení. U tohoto systému probíhá řízení tak, že povelem ZAP/VYP povolíme chod chlazení a signálem 0 až 10 V řídíme žádanou teplotu pro chladící agregát, který regulujeme na teplotu přívodního vzduchu do prostoru. Toto chlazení je řešeno komplexně, a proto zde nemusíme řešit jeho provozní stavy. Pokud bych popsal jen obecně základní stavy, které by měly být u chlazení ošetřeny, tak to budou tyto:
- Chladící agregát odstavovat při nízké venkovní teplotě cca 10 °C, není-li chlazení konstruováno na celoroční provoz. Zde záleží na konkrétním chladícím agregátu, a proto se u dodavatele chlazení informujeme ohledně hlídání tohoto stavu. Pokud realizujeme vzduchotechnikou odvlhčení prostoru, je tento parametr důležitý, protože jinak bychom nemohli odvlhčení systémem chlazení provozovat v zimním období.
- Prostřídání kompresorů v chladícím stroji z důvodu rovnoměrného opotřebení (toto a záskok kompresorů má většinou ošetřeno výrobce). Pokud je v aplikaci nasazeno více chladících strojů, tak už kaskádu, prostřídání a záskok výrobci chladících strojů řeší obtížně a obracejí se na profesi MaR. Zde postupujeme jako při dříve popsané kaskádě kotlů a pomalé PWM regulaci.
Přímé chlazení bývá řešeno ve většině případů skokově ZAP/VYP, a proto zde není možné při jeho provozu dodržet stabilní teplotu foukaného vzduchu. Zde je nutné najít kompromis mezi komfortem větrání a životností chladícího agregátu. Při jemné regulaci na straně foukaného vzduchu dochází k častému spínání chladícího agregátu a tím se zkracuje jeho životnost. Při výhodném provozu chladícího stroje nám naopak velmi kolísá teplota foukaného vzduchu. Podle doporučení různých výrobců chladících strojů omezuji minimální dobu odstávky i chodu na tři minuty a více a spínání od teploty foukaného vzduchu na ± 1 až ± 3 °C. Pokud je okruh chlazení dobře navrhnut, tak v dodržení těchto parametrů by neměl být problém, a teplota foukaného vzduchu by se měla pohybovat v zadaném rozmezí.
Je-li použité vodní chlazení, hlídáme samozřejmě minimální tlak v chladícím okruhu, a je dobré vytvořit i automatické dopouštění vody do systému chladící vody. To, co jsme si řekli o vypnutí chladícího agregátu od nízké venkovní teploty, platí i zde. U chladících agregátů pro vodní chlazení si ve většině případů můžeme vybrat ze dvou druhů regulace výkonu, ale plynulé řízení výkonu zde nečekejte (až na výjimky). Prvním druhem regulace výkonu je přepínání výkonu kontaktem v procentech výkonu (většinou 60 % a 100 %). Druhým druhem regulace je přepínání žádané teploty výstupní (vratné) vody z (do) chladícího stroje. Nevýhodou je, že si musíme vybrat jen jednu variantu a nelze je kombinovat, ale z použité technologie je většinou poznat, která regulace bude výhodnější.
Z hlediska efektivnosti a plynulosti regulace vodního chlazení je nejvýhodnější ovládat chladící agregáty tak, aby docházelo k co nejmenšímu cyklování, byl dostatek chladného pracovního média tehdy, kdy je ho potřeba. Proto je výhodné vyrobený chlad ukládat do akumulační nádrže. Z akumulační nádrže si poté jednotlivé spotřebiče chlad odebírají dle potřeby. Případná regulace chladícího výkonu probíhá plynule až u jednotlivých spotřebičů regulačním ventilem (nebo jinak), jak vidíme na obrázku 3.6.1.
Obr. 3.6.1 Vodní chladící okruh
Dalším principem chlazení je u větších vzduchotechnik s rekuperátorem chlazení přívodního vzduchu studenou užitkovou vodou. Takzvané adiabatické chlazení (někdy se používá i název adiabatická pračka nebo pouštní chlazení). Adiabatické chlazení využívá přemeny citelného tepla na teplo latentní při vypařování vody, čímž se snižuje teplota vzduchu. Do odtahového potrubí osadíme zvlhčovač, který bude napojen na studenou užitkovou vodu. Odtahovaný vzduch bude zchlazen tímto zvlhčovačem a následně přes rekuperátor zchlazen vstupní venkovní vzduch. Aby nedocházelo k přenosu vlhkosti do větraného prostoru, nesmí být vzduchotechnika v režimu cirkulace a rekuperátor musí být bezentalpijní. Z toho vyplývá, že nesmí být osazena nebo otevřena cirkulační klapka a musí být otevřeny vstupní a výstupní klapky. Poměr zchlazení přívodního vzduchu můžeme regulovat otáčkami rekuperátoru při konstantním průtoku vody nebo množstvím studené užitkové vody a maximálními otáčkami rekuperátoru. Tento typ chlazení je vhodný pro aplikace, kde je možnost využití takto předehřáté odpadní užitkové vody, neboť se to ekonomicky vyplatí. Toto chlazení též není vhodné používat jako jediný zdroj chladu u vzduchotechnik s osazenou cirkulační klapkou (z důvodu nemožnosti použití této funkce). Z toho vyplývá nemožnost použít tohoto chlazení v případě, kdy je výhodné chladit odtahovaný vzduch z prostoru a ne teplý venkovní vzduch (režim cirkulace), a proto doporučuji osazení dalšího zdroje chladu do přívodního potrubí. Protože je tento systém chlazeni investičně náročnější, je hlavně použitelný pro vzduchotechniky větších výkonů, kde je centrální rozvod chladu (chladící agregát) a není ještě ekonomické tento zdroj chladu aktivovat. Chlazení zvlhčovačem je určeno hlavně jako primární zdroj chladu hlavně v přechodných obdobích. Pro adiabatické chlazení je hlavním nedostatkem vlastní údržba. Pračky vzduchu vyžadují pravidelnou údržbu a čištění zejména pro zabránění množení nebezpečných nebo obtěžujících bakterií.
Programátorský postup:
POSTUP UVEDEN POUZE V TIŠTĚNÉ VERZI KNIHY REGULACE V PRAXI
Máme-li dlouhé potrubní rozvody v půdních prostorách či ve venkovním prostření, může být teplota u vyústění foukaného vzduchu úplně jiná, proto jsem zavedl proměnnou Potrubí pro vliv potrubí na regulaci. Vliv potrubí se ve většině aplikací neprojevuje nebo je zanedbatelný 0 až 1 °C, ale je-li horší izolace a na potrubí působí venkovní vlivy, může být až 1 až 10 °C, a poté přivádíme do prostoru vzduch o úplně jiné teplotě. Pro odstranění vlivu potrubí použijeme druhý snímač teploty na vyústění přívodního vzduchu a teplotu podle něj korigujeme.
Kniha Regulace v praxi aneb jak to dělám já
Another selected chapter deals with heating and cooling for air conditioning units. You will find a description and operation of water and electric heating and cooling principle in air-conditioning and a few for you maybe interesting ideas. Included are ways to control the temperature of blown air.