Rubin RUBICON Biatorbágy esettanulmány

1 Bevezetés

A projekt célja, hogy a Rubin által fejlesztett RUBICON HW és SW eszközökkel létrehozzon egy olyan vezérlési rendszert, amely épületekben lévő termek hűtését tudja vezérelni úgy, hogy a lehető legenergiahatékonyabb üzemelést biztosítsa aktív hűtéssel, vagy ha lehetséges, akkor szellőztetéssel.

 

2 Megvalósítás Biatorbágyon

2.1 Épület ismertetése:

Az épületben 4 hűtendő terem található, minden terem alapterülete, és a termekben keletkező hő mennyisége is különbözik.

Az épületben kialakítottak egy klímatermet, ahol 3 db 30.000 W-os léghűtő berendezést helyeztek el. Ezek a berendezések alkalmasak hűtés nélküli légszállításra is. Mind a három berendezés egy közös légcsatornában dolgozik, azaz párhuzamosan vannak kapcsolva. Ezért az éppen nem működő berendezéseket zsalukkal kell elválasztani a működőktől, hogy a haszontalan légvisszaáramlást megakadályozzuk.

A hűtendő termek a közös elszívó csatornához különböző számú zárható/nyitható zsalurendszerrel csatlakoznak:

1-es terem 9 zsaluzott légcsatorna 3 vezérlési csoportba kötve (2 db, 3 db és 4 db)
2-es terem 2 zsaluzott légcsatorna 2 vezérlési csoportba kötve (1 db, 1 db)
3-es terem 2 zsaluzott légcsatorna 2 vezérlési csoportba kötve (1 db, 1 db)
4-es terem 4 zsaluzott légcsatorna 3 vezérlési csoportba kötve (1 db, 1 db, 2 db)

A hűtendő termek a befúvó csatornához a fentiekkel megegyező keresztmetszetű, de állandóan nyitott beömlő nyílásokkal csatlakoznak.

A befúvó csatorna aktív (kompresszoros) hűtés esetén a klímagépek előremenő csatornájához kapcsolódik egy nyitott zsaluval, ugyanekkor ezen csatorna két szabad levegőre nyíló ablakát egy-egy zárt zsalu választja el a külső levegőtől. A befúvó csatornában ilyenkor túlnyomás uralkodik.

Szellőztetéskor befúvó csatornát a klímagépek előremenő csatornájától egy zárt zsaluval elválasztjuk, és a termekből elszívott meleg levegőt a kültérbe juttatjuk. A befúvó csatorna két szabad levegőre nyíló ablakát egy-egy nyitott zsaluval kötjük össze a külső levegővel. A befúvó csatornában, ebben az üzemben vákuum van, ami hatására a külső hűvös levegő a termekbe áramlik, a termekből elszívott levegő mennyiségével arányosan.

Szellőztetés esetén a termekben kialakuló légcserélődés mértéke jóval kisebb, mint ugyanolyan számú hűtőgéppel történő aktív hűtés esetén. Ezt a csökkenést a vákuumos beszívás, illetve a külső levegőt tisztító légszűrők fojtása okozza.

Ha a szabályzás során a hűtőlevegő légáramlását meg kell növelni a közös légcsatornákban, akkor ezt több klímagép bekapcsolásával lehet elérni. Azonban ehhez le kell állítani az éppen működő ventilátorokat, mert különben az éppen bekapcsolandó berendezésekben a légáramlás visszaforgást eredményez, ami megakadályozza az indítást a kialakuló elektromos túl áramok miatt.

2.2 RUBICON vezérlés Hardver megvalósítás

A rendszer elemei:

1db RUBICON processzor kártya
1 db 48/12V, 48/5V tápegység kártya
3 db RUBICON IO kártya (2 db hőmérő, 8 db digitális bemenet, és 12 db digitális kimenet)
23 db 12V vezérlésű ipari kapcsoló relé
1 db 220/12V tápegység a relék meghajtásához

 

2.3 Szoftver megvalósítás

A RUBICON hardver modulban futó alkalmazást (vezérlési konfigurációt) a RUBICON erre a feladatra kialakított úgynevezett „RUBICON Designer” alkalmazásban valósítottuk meg.

A feladathoz több vezérlő funkciót (kontrollt) készítettünk, amelyek alkalmasak a hasonló jellegű feladatok során az újrafelhasználásra. Ezekből az elemekből, mint építőelemekből hasonló elvű, de eltérő paraméterű vezérléseket lehet majd kialakítani például több terem, kevesebb klímagép esetén.

Az építőelemek maximum 10 terem és maximum 5 klímagép vezérlését teszik lehetővé termenként maximum 5 elszívást fojtó zsalucsoporttal.

A biatorbágyi konfiguráció 4 terem hűtés vezérlését valósítja meg 3 klímagéppel, és lehetőség szerint szellőztetéssel.

Minden terem egy önálló vezérléssel működteti a termekhez kapcsolódó légmozgást szabályozó zsalukat. Ezen zsalukból, vagy zsalucsoportokból maximum 5 lehet.

A termekben az úgynevezett „elvárt hőmérséklet határok”-on belül kell tartani a terem levegő hőmérsékletét, amit a zsaluk nyitásával zárásával próbál elérni a rendszer, ha ez nem sikerül, akkor a jelzést küld a központi vezérlésnek, hogy nincs elegendő hűtőlevegő, vagy éppen túl sok van.

Központi szabályozó algoritmus vezérli a klímagépek működését. Eldönti, hogy a külső levegő alkalmas-e a szellőztetésre, vagy sem. Figyeli a termek jelzéseit, hogy kell-e több hűtőlevegő, vagy éppen túl sok van-e, ennek megfelelően határozza meg újabb klímagépek, vagy éppen a leállítandók számát.

A központi szabályozó vezérlést egy külön algoritmus egészíti ki, amely ténylegesen vezérli a megfelelő klímagépeket. Figyeli a gépek futásteljesítményét, a legkevesebbet működötteket kapcsolja be. Összehangolja a párhuzamos klímagép indításokat, és vezérli a lezáró, vagyis a levegő visszaáramlást megakadályozó zsalukat, illetve a szellőzés/hűtés működési állapot átváltó zsalukat.

A működést további néhány kiegészítő kontroll segíti.

A hőmérséklet átlagoló algoritmus a hőmérők jeleinek digitális feldolgozásából eredő bizonytalanságot küszöbölik ki.

A hőmérsékletváltozás, hősebesség számító algoritmus a megadott időállandó alatt a hőmérsékletváltozást határozza meg, valamint annak tendenciáját C fok/perc-ben.

192A kezdeti paraméterek segéd kontroll, a klímagépek teljesítmény variációs sorozatát, vagy a termek zsalu kombinációs sorozatát határozza meg amikor a rendszert induláskor felparaméterezik. Ezen sorozatok segítségével tudja a központi vezérlő kiválasztani a vezérlési fokozatoknak megfelelő kapcsolásokat. Ez a funkció akkor aktiválódik, ha egy klímagép hiba, vagy karbantartás miatt úgynevezett tiltott állapotba kerül, ekkor a klímagépek teljesítmény variációs sorozatából kikerül a tiltott gép, és a központi vezérlő logika a továbbiakban nem számol a vezérelhetőségével.

Zsalu hibafigyelő logika. A vezérlésben nem vesz részt közvetlenül, azonban figyeli a zsaluk végállás visszajelzéseit, és ha azok nem egyeznek az elvárt (vezérelt) állapotukkal, akkor hibát jelez, egy egy gépindítási folyamatot újra kezdeményezhet. Többszöri próbálkozás után pedig a károsodások elkerülése miatt leállíthatja a rendszert.

További funkció a hűtendő termek ajtajainak zártságának figyelése, ugyanis nyitott teremajtó esetén a szellőztetéses hűtés hatásfoka nagy mértékben leromlik, tehát hosszabb ideig nyitva maradt ajtó érzékelésekor automatikusan aktív hűtésre vált át a rendszer.

Kiegészítő szolgáltatásként a RUBICON vezérlő figyeli a tűzjelzést, amit egy külső rendszer szolgáltat, ugyanis ilyenkor minden zsalut be kell zárni, és minden gépet le kell állítani.

A rendszer állapotát webes felületen lehet vizuálisan ellenőrizni, illetve a rendszer működését meghatározó paramétereket is hasonló, egyszerű felületen lehet beállítani, vagy üzem közben megváltoztatni.

194

193

195

 Elszívó nyílások, elszívó csatornák és vezérlőszekrény