Автоматизация системы вентиляции помещения с поддержкой температуры

ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 5
1.1 Приточная вентиляция 5
1.2 Вытяжная вентиляция 9
1.3 Приточно-вытяжная вентиляция 14
1.4 Описание объекта управления 15
1.5 Исследование аналогов разрабатываемой системы 21
2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ 28
2.1 Разработка структурной схемы автоматизации 28
2.2 Подбор элементной базы 30
2.3 Разработка функциональной схемы автоматизации 37
2.4 Разработка принципиальной электрической схемы автоматизированной системы 39
3. Расчет автоматического регулирования и разработка программного обеспечения 41
3.1 Расчет автоматического регулирования температуры в помещении вентиляционной системой 41
3.2 Разработка программного обеспечения 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 70

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях стремительного развития технологий и роста экологической осознанности автоматизация инженерных систем зданий становится ключевым фактором повышения их эффективности, безопасности и комфорта. Особое место в этом процессе занимает автоматизация систем вентиляции, направленная на поддержание оптимального микроклимата в помещениях.
Современные автоматизированные системы вентиляции с функцией терморегулирования позволяют динамически управлять параметрами воздуха – температурой, влажностью, уровнем CO? – в зависимости от текущих условий: количества людей, времени суток, внешних климатических факторов. Это обеспечивает не только стабильно высокое качество воздушной среды, но и значительное снижение энергопотребления за счёт рационального использования ресурсов.
Таким образом, внедрение интеллектуального управления вентиляцией представляет собой актуальное и экономически обоснованное решение, направленное на создание здорового микроклимата, повышение энергоэффективности зданий и обеспечение устойчивого развития объектов различного назначения.
Цель работы: Разработка автоматизированной системы управления приточно-вытяжной вентиляцией для поддержания заданных параметров микроклимата в помещении.
Задачи работы:
1. Провести анализ объекта автоматизации, исследовать типы вентиляционных систем и существующие аналоги.
2. Разработать аппаратную составляющую системы автоматизации, включая структурную, функциональную и принципиальную электрическую схемы.
3. Произвести подбор современной элементной базы (датчиков, контроллера, исполнительных устройств).
4. Выполнить расчет автоматического регулирования температуры в помещении.
5. Разработать программное обеспечение для работы автоматизированной системы.
Объект исследования: Система приточно-вытяжной вентиляции помещения.
Предмет исследования: Процесс автоматического управления системой приточно-вытяжной вентиляции для поддержания заданной температуры воздуха.
Методы исследования:
• Теоретический анализ (на основе анализа объекта автоматизации и аналогов систем)
• Моделирование и расчет (расчет автоматического регулирования температуры)
• Проектирование аппаратного и программного обеспечения (разработка схем и ПО)
Практическая значимость работы: Разработанный проект автоматизированной системы позволяет повысить точность поддержания температурного режима, обеспечить энергоэффективность работы системы вентиляции и улучшить комфортность условий в помещении. Результаты работы могут быть применены для модернизации существующих систем вентиляции на промышленных и гражданских объектах.

Весь текст будет доступен после покупки

АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Приточная вентиляция
Вентиляция представляет собой процесс обмена воздуха в помещениях для удаления избыточного тепла, влаги, вредных и других веществ, обеспечивая, таким образом, допустимые метеорологические условия и чистоту воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне.
Для обеспечения необходимых условий в помещениях с повышенным тепловыделением могут использоваться различные методы вентиляции. Это может быть как естественная вентиляция, так и активный воздухообмен с использованием вентиляторов, а также заблаговременно кондиционирование воздуха.
Существует множество способов подачи и удаления воздуха, выбор которых зависит от конкретных обстоятельств.
При выборе подходящей системы вентиляции важно учитывать санитарно- гигиенические и технические требования, а также экономические факторы. В процессе проектирования систем вентиляции часто предлагаются очень простые решения, которые могут обеспечить требуемые параметры [6].
Важное значение имеют усилия по снижению производительности систем путем выбора эффективных проектных и планировочных решений, внедрения технологий с минимальными вредными выбросами и создания зон охраны окружающей среды с высоким уровнем загрязнения.
Вентиляционная система представляет собой комплекс устройств для обработки, транспортировки, подачи и удаления воздуха. По назначению вентиляционные системы делятся на приточные и вытяжные, обеспечивающие либо общеобменную, либо местную вентиляцию. Общеобменная вентиляция охватывает все помещение или его рабочую зону при наличии рассредоточенных источников вредных выделений. Местная вентиляция предусматривает удаление воздуха непосредственно от оборудования или подачи воздуха в определенную часть помещения. Местная вытяжная вентиляция может быть более эффективной, так как устраняет вредные выделения непосредственно у их источника и с большей концентрацией. [7].
Помещения с недостаточной вентиляцией могут свидетельствовать о недомогании находящихся в них людей, снижении их работоспособности и провоцировать различные заболевания. Утомляемость, сонливость, головная боль или головокружение, раздражительность, снижение концентрации внимания, раздражение слизистых оболочек и приступы кашля – все это неприятные симптомы нерегулярного проветривания и недостаточного объема кислорода. Это явление получило название «синдром больного здания», симптомы которого быстро исчезают после выхода из помещения, но могут оказывать влияние на общее самочувствие [8].
Длительное воздействие неблагоприятной для организма окружающей среды может привести к так называемой многофакторной химической гиперчувствительности (МХГ). В этом случае, помимо утомляемости, головокружения и головной боли, могут наблюдаться спутанность сознания, эмоциональные расстройства, повышенная чувствительность к запахам, мышечная и суставная слабость, а также нарушения сердечного ритма [9]. Эти симптомы не проходят быстро, а лабораторные анализы организма (кровь и моча) не выявляют явных изменений.
Острые и хронические гриппоподобные воспаления, сухой кашель, фарингит, боли в суставах и мышцах, депрессия, раздражительность и трудности с концентрацией внимания известны как синдром хронической усталости (СХУ). Эти симптомы вызваны снижением иммунитета вследствие повышенной чувствительности к факторам окружающей среды, включая микроорганизмы и химические вещества, присутствующие в воздухе.
Приточная вентиляция – это система вентиляции, предназначенная для подачи свежего наружного воздуха внутрь помещения (рисунок 1). Она осуществляется с помощью специальных вентиляционных установок или приточных клапанов, которые подводят воздух извне и распределяют его по помещению [10].

Весь текст будет доступен после покупки

1) ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment / ASHRAE. – Atlanta : ASHRAE, 2020. – 1196 p.
2) Meteoblue. AG Weather Models Overview [Электронный ресурс]. – 2023. – URL: https://www.meteoblue.com/en/weather/technology.
3) Modern Control Engineering / K. Ogata. – 5th ed. – London : Pearson, 2019. – 898 p.
4) Автоматизация приточно-вытяжной вентиляции: принципы и современные решения [Электронный ресурс] // Портал «ЭнергоСовет». – 2022. – URL: https://www.energosovet.ru/stat_avtomat_vent.html
5) Бандарь, Е.С. Цифровые двойники в системах автоматизации зданий / Е.С. Бандарь, А.В. Немич // Энергосбережение. – 2022. – № 5. – С. 45-51.
6) Гордиенко, А.С. Применение IoT-шлюзов для диспетчеризации инженерных систем зданий / А.С. Гордиенко, В.А. Михайлов // Сборник докладов Международной научно-технической конференции «Автоматизация-2021». – М. : МЭИ, 2021. – С. 112-118.
7) ГОСТ 2.105-2019. Единая система конструкторской документации. Текстовые документы. – Введ. 2020-07-01. – М. : Стандартинформ, 2019. – 28 с.
8) ГОСТ 2.702-2011. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем. – Введ. 2012-01-01. – М. : Стандартинформ, 2012. – 35 с.
9) ГОСТ 2.721-2021. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения. – Введ. 2022-01-01. – М. : Стандартинформ, 2021. – 45 с.
10) ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – Введ. 2012-07-12. – М. : Стандартинформ, 2012. – 20 с.
11) ГОСТ Р МЭК 61131-3-2016. Программируемые контроллеры. Часть 3. Языки программирования. – Введ. 2017-07-01. – М. : Стандартинформ, 2016. – 102 с.

Весь текст будет доступен после покупки