Датчик влажности воздуха для управления вентиляцией
Датчик влажности воздуха для управления вентиляцией
Для того, чтобы системы циркуляции воздуха, которые установлены в любом современном помещении, были эффективными и экономичными, строители используют специальное приспособление. Этот прибор — датчик влажности воздуха для управления вентиляцией. Подобные модули реагируют на различные условия. В нашем случае это значения температуры и влажности.
вентилятор с датчиком влажности
В современных квартирах также устанавливаться вентилятор с датчиком движения. Это приспособление, которое существенно повышает уровень комфорта.
- Виды оборудования и его назначение
- Схема и специфика подключения
- Блочные конструкции
- Советы по выбору и установке
Устройство и назначение щита управления вентиляции
Комплектация щита управления вентиляцией и его установка нормируются ГОСТ Р 51321.1. Устройство монтируется в щитовых, подсобках или коридорах. Иногда щит управления системами вентиляции, а также блоки контроля над противопожарной системой устанавливаются в диспетчерской.
Конфигурации шкафов, их габариты, степень защиты и набор функций отличаются. Самые простые модели используются в жилье, более сложные – в общественных заведениях и на производственных предприятиях.
Шкаф управления имеет следующее предназначение:
- Он позволяет контролировать состояние и производительность вентиляционной системы.
- С его помощью обеспечиваются нужные параметры работы вентиляции.
- Автоматическая система оповещает о различных неполадках и сбоях в работе важного оборудования.
По сути, это совокупность контролирующих и исполнительных устройств.
Шкаф имеет следующее строение:
- корпус из пластика или металла со степенью защиты ІР 45;
- контроллер;
- блок питания;
- пульт ручного управления;
- автоматические выключатели;
- преобразователь частоты для ручной регулировки скорости вращения лопастей вентилятора;
- клеммник;
- блок сигнализации со световыми индикаторами.
Важно! Щит должен располагаться в сухом помещении как можно дальше от источников тепла и химических веществ.
Рабочие элементы
В блок управления вентиляцией входят следующие контролирующие устройства:
- Датчики контроля над состоянием воздуха в помещении, а также контролирующие работу механизмов и приборов. Они передают всю информацию контроллерам, которые в свою очередь анализируют полученные данные и посылают определенные команды работающим приборам. В эту группу входят датчики скорости вращения лопастей вентиляторов, приборы, контролирующие влажность и давление, температурные сенсоры.
- Контроллеры получают информацию от датчиков и анализируют ее. После этого они посылают сигналы на исполнительные агрегаты, к которым относят следующие приборы:
- нагревательные устройства;
- приводы воздушного клапана;
- задвижки;
- приводы вентиляторов;
- электропитание агрегатов;
- клапаны переключения потоков воздуха.
В зависимости от места установки все датчики делятся на наружные и внутренние. Первые регистрируют параметры воздуха за пределами помещения (атмосферные датчики), а вторые собирают информацию о состоянии воздуха в помещении.
Наибольшей популярностью пользуются универсальные контроллеры, которые могут одновременно обрабатывать информацию, получаемую с разных устройств и систем, например, системы вентиляции, отопления и кондиционирования.
Управление вентиляционной системой на базе приборов ОВЕН
Компания: ЗАО «ВикMа»
Используемая продукция ОВЕН:
Основными условиями создания комфортной среды в любом помещении являются достаточный воздухообмен и оптимальный температурный режим, а также прочие параметры микроклимата. Специалисты компании ЗАО «ВикMа» обеспечили нормальное «дыхание» многим зданиям Москвы и Московской области, смонтировав в них надежные системы вентиляции и кондиционирования. Среди таких объектов – театр кукол им. Образцова, сеть фитнес-центров «МедСи», офисы многих фирм и т.д. В основу системы управления вентиляцией положены приборы ОВЕН.
Вентилируем по-разному
Вентиляция делится на естественную и принудительную. Первая в автоматизации не нуждается и закладывается на стадии проектирования зданий и сооружений. А вот принудительная – это и есть предмет рассмотрения данной статьи.
Собственно процесс вентиляции связан с подачей в помещение очищенного от пыли определенной температуры и влажности воздуха и удаления «старого». Наиболее простым способом принудительной вентиляции является сблокированная система из приточного вентилятора, вытяжного вентилятора, жалюзи, фильтра приточного воздуха и электрокалорифера. Воздух извне сначала направляется на фильтр, где очищается от пыли и прочих загрязнений, затем поступает в приточный вентилятор. После этого в работу включается электрокалорифер, который нагревает воздух до необходимой температуры. Далее «отработанный» воздух удаляется из помещения вытяжным вентилятором.
В простейшем случае для управления этой системой (поддержание температуры в помещении с помощью электрокалорифера) достаточно любого одноканального измерителя-регулятора температуры с релейным выходом. Использование регуляторов ОВЕН ТРМ10, ТРМ101 и т.д. с релейным выходом позволяет добавить в эту схему фреоновый охладитель. Это обеспечивает не только вентиляцию в зимний период времени, но и кондиционирование воздуха в летний.
Однако такие системы, как правило, применяется редко и только в небольших помещениях, где уже есть кондиционеры. Чаще для зданий и сооружений создается система вентиляции с водяными калорифером и охладителем (рис. 1).
Созданная система весьма эффективна с точки зрения эксплуатации. Ведь стоимость единицы тепла, подводимой с помощью центрального отопления, существенно ниже по сравнению с электрическими калориферами. Для систем большой производительности этот фактор становится решающим. Кроме того, датчик температуры наружного воздуха позволяет вносить коррекции в температуру приточного воздуха, что самым положительным образом сказывается на экономии потребляемого тепла. Наиболее часто в таких системах, смонтированных нашими специалистами, работают контроллеры ОВЕН ТРМ133 – своеобразная «ездовая лошадка» систем автоматизации вентиляции.
Все под контролем – вода, воздух, влажность
Особенностью работы водяных калориферов и охладителей является наличие 2-х контуров циркуляции – большого (непосредственно через теплообменник) и малого (минуя его). Причем если в охладителе вода идет либо по радиатору, либо по байпасу, то в нагревателе она постоянно рециркулирует через калорифер. В этом случае происходит лишь подмес горячей обратной воды в контур циркуляции. Обратная вода удаляется из контура рециркуляции, как правило, через клапан запорно-регулирующий (КЗР), расположенный на отводящей теплоноситель трубе. В этой технологической схеме необходимо контролировать температуру, во-первых, воды на выходе из калорифера (чтобы защитить его от замораживания) и, во-вторых, воздуха на выходе из калорифера, который нужно нагревать до заданного уровня (этот прогретый воздух и поступает в обслуживаемые помещения).
Еще одной особенностью этой системы является наличие рекуператора, то есть теплообменника. Его применение позволяет значительно снизить (до 30 % от расчетных) предельные мощности калориферов и нагревателей, что приводит к экономии средств, как при монтаже, так и при эксплуатации. В некоторых системах перед рекуператором требуется установка байпаса, управляемого задвижкой. Необходим он в двух случаях. Во-первых, при низких температурах наружного воздуха существует опасность обмерзания рекуператора. Чтобы избежать этого, на рекуператор ставится специальное реле давления, открывающее байпас. Во-вторых – происходит компенсация потери мощности рекуператора при предельных условиях работы нагревателя-холодильника. Байпас рекуператора открывается, если величина регулятора достигает некоего предельного значения, хотя на некоторых системах были установлены плавно регулируемые приводы заслонки байпаса рекуператора, связанные с выходом регулирования температурой приточного воздуха.
На системах контроля влажности для удаления влаги из приточного воздуха летом необходимы фреоновый охладитель и нагреватель (электрический или водяной). А для увлажнения воздуха зимой используются специальные устройства – увлажнители. Они представляют собой систему, которая управляется двухканальным регулятором с четырьмя регулирующими релейными выходами, где один датчик– это датчик температуры, а второй – аналоговый датчик влажности.
Все алгоритмы управления – в ТРМ133
Таким образом, управлять вентиляционной системой весьма непросто – необходимо добиться слаженности управления большого числа исполнительных механизмов. Для решения этой проблемы компания «ВикМа» использует контроллеры ОВЕН, чаще всего – ТРМ133. Именно этот контроллер имеет несколько существенных преимуществ. Прежде всего, он поддерживает разнообразные системы, благодаря уже заложенным в нем алгоритмам управления. Кроме того, этот контроллер, в отличие от большинства аналогичных, позволяет решить проблему завышенной обратной воды теплоносителя.
Следует отметить, что сама компания ОВЕН рекомендует использовать вентиляционную приточно-вытяжную систему с водяным калорифером. Однако специалисты ЗАО «ВикМа» достаточно часто применяют ТРМ133 и при использовании электрических нагревателей. В этом случае потребуются некоторые отклонения от стандартных настроек. Во-первых, в качестве вторичного регулятора мощности электрокалорифера используется тиристорный регулятор с управляющим сигналом 0…10 В, генерируемый контроллером ТРМ133, а также твердотельные реле, подключаемые к релейным выходам. Во-вторых, эта система не требует контроля температуры обратной воды.
Кроме того, с помощью ТРМ133 (с потерей некоторых функций) можно управлять и холодильными установками в системах вентиляции. Что для этого нужно? Для управления фреоновой холодильной установкой используется релейный выход с большим периодом широтно-импульсной модуляции, а для водяного охладителя – аналоговый выход управления клапаном запорно-регулирующим. Температура перехода в летний режим завышается. Кроме того, необходимо увеличить и время хода задвижки, учитывая, что подобные настройки приводят к потере качества регулирования температуры обратной воды: разброс может достигать 1-1,5 °С (при стандартных настройках качество регулирования обеспечивается с точностью +/- 0,1 °С),
Решение этой проблемы обеспечивает использование преобразователей аналогового сигнала «REGIN» SD-1. Большинство задвижек имеет зону нечувствительности 0…2 В. Поэтому установив пороги срабатывания 0,5 В и 1 В для включения и выключения охлаждения, без потери качества регулирования по горячей воде была обеспечена точность регулирования по холоду в пределах 1,5 °С. Данную схему мы реализовали на установке одного из офисов МТС.
Отличный диспетчер
Контроллер ОВЕН ТРМ133 может стать отличной базой для создания диспетчеризации систем вентиляции. Вот как выглядит схема системы диспетчеризации, реализованная на одном из наших объектов (рис. 2). Объект отличается набором разных элементов – как по времени производства, так и по компаниям-производителям холодильного оборудования и вентиляционных систем. Задача оказалась непростой, но решаемой. Главным достоинством ТРМ133 стала его универсальность. Он был установлен в системы управления приточными вентиляциями без замены датчиков и иного оборудования, так как старые контроллеры не имели интерфейсов связи. Кроме того, наличие систем связи по интерфейсу RS-485 позволило включить в систему управления и частотные регуляторы оборотов вентиляторов, расположенных в двух основных помещениях объекта.
Большое количество вытяжных систем (36) не позволило реализовать сблокированную с приточными установками схему управления и диспетчеризации вытяжных систем. Поэтому за основу были взяты контроллеры ОВЕН ПЛК100 с блоками расширения МДВВ и МВА8, обеспечивающие полноценный контроль за исправностью систем вытяжной вентиляции и их управлением, а также контроль температуры тепло- и холодоносителя в критических точках. Сами же контроллеры ПЛК100 управляют насосной станцией пожаротушения и параллельно служат концентраторами для сбора информации для ПЭВМ с системой SCADA, с которой и осуществляется управление всеми узлами вентиляции.
Таким образом, использование приборов ОВЕН в автоматизации вентиляционных систем позволяет не только сэкономить финансовые ресурсы (аналоги стоят в разы дороже), но и, благодаря универсальности этих приборов и простоте их подключения, добиваться высокой степени управляемости создаваемых систем.
От редакции: сегодня ОВЕН расширил линейку контроллеров для систем вентиляции. Выпущены два прибора: ТРМ133М-02 и ТРМ133М-04, которые позволят управлять не только нагревом воздуха в зимнее время при помощи водяного калорифера (ТРМ133М-02) и электрического калорифера (ТРМ133М-04), но и охлаждением в летнее время с помощью водяного или фреонового охладителя.
Отзыв инженера Евгения Комендантова, инженера КИПиА ЗАО «ВикMа» о работе приборов ОВЕН ТРМ133М-02 и ТРМ133М-04.
В настоящее время в связи с новыми требованиями по энергоэффективности все чаще стали применяться установки с рециркуляцией воздуха и частичным подмесом. На мой взгляд новые контроллеры ОВЕН ТРМ133М-02 и ТРМ133М-04 идеально подходят для управления данными системами. В них датчик температуры выделен в отдельный функционал, и его встраивание в воздуховод возвратного воздуха обеспечивает надежный контроль температуры в помещении без выведения датчика напрямую.
Статья опубликована в журнале АиП № 2, 2010 (36)
Линейка оборудования Aereco включает интеллектуальные датчики, которые управляют воздухообменом в соответствии со степенью загрязненности воздуха и необходимостью в его обновлении.
Основные режимы работы системы Aereco:
Гигрорегулируемый расход воздуха
Принцип: управление в зависимости от уровня относительной влажности воздуха.
Гигрорегулируемый датчик подчиняется принципу известного физического явления: при увеличении влажности некоторые материалы удлиняются, а при уменьшении – сужаются. В соответствии с этим принципом, несколько полиамидных полосок приводят в действие одну или несколько заслонок, регулируя поток воздуха в зависимости от уровня относительной влажности в помещении. Чем выше уровень влажности внутри помещения, тем больше открываются заслонки. Датчик находится изолированно от направления воздушного потока и измеряет уровень влажности только внутри помещения. Кроме того, благодаря системе тепловой корректировки, процесс открытия заслонок происходит независимо от внешних климатических условий. Гигрорегулируемая технология Aereco используется в приточных и вытяжных устройствах, которые располагаются в помещениях, где уровень влажности отражает степень загрязненности воздуха (спальни, кухни, ванные комнаты).
Пиковый расход воздуха от датчика присутствия
Принцип: автоматическое увеличение расхода воздуха при нахождении человека в помещении.
При нахождении в помещении человека, датчик присутствия автоматически активирует пиковый режим расхода воздуха. Данная технология позволяет экономить тепловую энергию, накопленную во время отсутствия людей в помещении. Модуль состоит из пироэлектрического датчика, фиксирующего инфракрасное излучение, фокусируемое через линзу Френеля. С длиной луча 4 метра и углом обнаружения 100˚, датчик предлагает оптимальный режим работы. Датчик непрерывно измеряет инфракрасные лучи, и как только обнаруживает колебания, посылает сигнал для обработки на электронную карту, которая, в свою очередь, его анализирует и затем активирует привод, управляющий открытием створок вытяжного устройства. Данная технология применяется в вытяжных устройствах, устанавливаемых в помещениях, где относительная влажность воздуха не может использоваться в качестве индикатора загрязненности воздуха (туалеты, офисы и пр.).
Ручное управление
Принцип: управление воздухообменом во время интенсивного загрязнения.
В помещениях, где относительная влажность не может быть использована в качестве оперативного индикатора интенсивного загрязнения (кухня, туалет и пр.), пользователь, посредством вытяжного устройства, может активировать пиковый расход воздуха для моментального удаления неприятных запахов. Включение пикового режима может производиться нажатием на кнопку, или с помощью пульта дистанционного управления. Эта функция может стать дополнением к гигрорегулируемой системе расхода воздуха.
Использование датчиков CO2 и VOC
Принцип: управление воздухообменом в зависимости от уровня концентрации CO2 или VOC.
Оба датчика управляются одинаковым способом: в зависимости от настроек. Когда уровень CO2 (или VOC) ниже установленного порога, расход воздуха остается на минимальном уровне. Как только концентрация загрязняющих веществ увеличивается, срабатывает пиковый расход, который длится до тех пор, пока качество воздуха не будет соответствовать первоначальным настройкам.
Роль датчиков в вентиляции
Термостаты для системы вентиляции разной конструкции и разного типа действия выполняют массу полезных функций в системе вентиляции:
Контроль состояния оборудования в системе: чистоты фильтров, мощности компрессоров, оборотов вентилятора,
Поддержание физических параметров воздуха на одном уровне,
Экономия ресурсов, например, работа вентиляции только в рабочие дни,
Аварийная остановка работы в случае ЧП,
Контроль безопасности — например, подача сигнала бедствия при пожаре,
Дистанционное управление параметрами вентиляционной системы.
Подробная информация о полном ассортименте, наличии, а также стоимости датчиков вентиляции можно уточнить у менеджеров ГК РОВЕН в ближайшем офисе компании или по телефону горячей линии.
Пример автоматизированной вытяжки для ванной комнаты
Обычно ванные снабжаются естественной вытяжкой или простыми вентиляторами, включающимися при зажигании света или отдельным выключателем. Все эти подходы обладают недостатками:
- «естественной» мощности может не хватать для поддержания достаточной сухости, и ванная превращается во влажную горячую баню, в ней заводится грибок, плесень и так далее;
- активирующаяся вместе со светом система постоянно потребляет ток, даже когда не нужна. Кроме того, она шумит, что может раздражать;
- для отдельного варианта в ванную комнату понадобится поставить дополнительный выключатель, манипулировать которым каждый раз придется вручную.
Автоматизация поможет решить эти вопросы. К обычной вытяжке добавляется электронный контроллер с сенсором влажности, запускающий вентилятор только по необходимости (а также по таймеру и с пульта, если такие функции предусмотрены). Как только влажность превысит заданное пороговое значение — управляющая плата задействует вытяжку и быстро приведет характеристики воздуха к норме. Существуют качественные фабричные варианты, такие, как вытяжной вентилятор с датчиком влажности Soler&Palau Silent 100 CHZ или устройство Xiaomi Mi Temperature and Humidity Sensor (последний при этом интегрируется в экосистему «умного дома» Сяоми), но прибор можно сделать и своими руками.
Типичная система состоит из следующих компонентов:
- цифровой датчик влажности для вентилятора (в данном случае это MP590);
- контрольно-защитный блок с измерительной функцией. В примере используется плата с АЦП MP8037ADC;
- корпус BOX-BM8037;
- импульсный источник питания, подходящий к прочим компонентам. Чаще всего это блок питания на 0.5 А и 12 В. В нашем примере это PW1245.
MP590 представляет собой работающий по интерфейсу 1WIRE цифровой сенсор. Главная плата работает в трех режимах:
- «триггер»;
- «гистерезис»
- «защита».
Такое решение универсально и способно стать основой почти любого проекта автоматизации. Внешний вид в корпусе:
Схема подключения вентилятора будет выглядеть следующим образом:
Для оптимальной чувствительности сенсор выносится за корпус.
Важно правильно выбрать место установки. Оно должно находиться рядом с вытяжкой, чтобы обойтись без прокладки длинного жгута проводов. Один из вариантов расположения приведен ниже:
После установки может понадобиться небольшая калибровка, в каждом случае она выполняется согласно инструкции для конкретного прибора. В работе с MP590 понадобятся следующие шаги:
- предположим, что модуль измерил 40 % влажности;
- необходимо зажать правую кнопку на 5 секунд, попасть в меню включения и задать там значение 100;
- через три секунды гаджет принудительно закроет меню;
- далее 5 секунд удерживается уже левая кнопка. Появится меню отключения. В нем следует задать 50. Еще через 5 секунд после этого устройство вернется в рабочий режим.
Описание датчиков влажности и температуры серии LK/LP/LI/LW
Датчики влажности L-серии предназначены для определения влажности и температуры воздуха (или иных нейтральных газов). Это бюджетные датчики с широчайшим диапазоном применения, начиная от вентиляции и заканчивая расстойкой, сушкой древесины и системами полива (теплицами).
Датчик имеет исполнение:
- канальное (LK),
- кабельное (LP),
- компактное (LI)
- и настенное (LW) с диаметром стержня 12 мм.
Датчики влажности представляют собой влагомеры, работающие в температурном диапазоне -30. +80 С и применяемые для измерения относительной влажности (насыщенности воздуха влагой) в системах автоматического управления вентиляцией (как альтернатива датчиков серии D для более простых систем), инкубаторах, теплицах и т.д.
Отличительной особенностью датчиков являются цифровая электроника с очень малым коэффициентом влияния температуры окружающего воздуха, работающая на базе влагочувствительного элемента CalHT собственной разработки Galltec-Mela.
Благодаря специальной технологии изготовления, эти сенсоры не боятся конденсации влаги и могут даже промываться дистиллированной водой при их техническом обслуживании.
Принцип измерения относительной влажности базируется на применении специализированных емкостных влагочувствительных сенсоров, представляющих собой влагозависимый конденсатор. При изменении относительной влажности воздуха (или его степени насыщения), изменяется диэлектрическая проницаемость конденсатора, что приводит к изменению емкости сенсора. В дальнейшем, это изменение преобразуется электронной платой датчика в выходной сигнал 4. 20 мА / 0. 10 В. Параллельно происходит измерение температуры среды посредством термосопротивления типа Pt100 и последующего преобразования также в выходной сигнал 4. 20 мА / 0. 10 В
Выбор устройства
Выбор устройства оптимальной производительности позволяет поддерживать уровень комфортной воздушной среды в ванной.
Так ли нужен датчик влажности
В последнее время популярен принудительный способ установки вытяжки в ванной, который включается вместе с осветительными приборами. С одной стороны, это удобно, так как вентилятор работает все время, пока человек принимает ванну или моется в душе. С другой стороны, пока чистят зубы или умываются, в воздухе нет такого количества влажности, чтобы возникла необходимость его принудительно удалить. А, между тем, вентилятор продолжает работать – это и есть неоправданные расходы энергоресурсов. Вентилятор в ванную с датчиком влажности позволит включать вытяжку только по необходимости и исключит холостую работу прибора.
Учитываем производительность вентилятора для нашего помещения
Важно подобрать вентилятор необходимой мощности. Хотя ванная – самая маленькая комната в доме, интенсивность ее использования достаточно высокая. В связи с этим вентилятор в ванной должен отвечать требованиям производительности, чтобы поддерживать правильный баланс влажности воздушной среды. Если вентилятор не будет справляться с удалением паров и конденсата воды, то на стенах появится плесень, пострадает косметический ремонт, испортятся личные вещи.
Смарт вентиляторы
Умные устройства смарт-системы работают по принципу обычного вентилятора, но имеют дополнительные функции:
- защищают от влаги;
- имеют встроенные часы;
- в конструкции есть клапан обратного действия;
- прибор позволяет в ручном режиме включать дополнительное проветривание.
Пульт удаленного управления входит в состав системы. С его помощью меняют настройки и диапазон включения вентилятора, устанавливая предел влажности воздушной среды.
Канальные датчики влажности
Обмолвились, созданы канальные гидростаты, как применять, остается неясным. В промышленности несложно найти объяснение. Электростанция контролирует кучу параметров, включая ph-фактор сточных вод. Повышенная влажность канала вентиляции расценивается системой автоматизированного управления неправильным функционированием оборудования. Дома, в частном коттедже. Вентилятор канальный с датчиком влажности попросту излишний. Бессилен контролировать параметры среды.
Если канальный вентилятор работает одновременно, снабжая несколько комнат, появляется влага в канале, послужит сигналом повышения оборотов двигателя. Например, происходит, когда система работает на режиме, близком холостому. Подключение вентилятора с датчиком влажности вкупе представляет собой мощный тандем для экономии энергии. Работа на полную катушку начинается только при возникновении необходимости.
Допустимо управлять по такому принципу работой рекуператора, схожего оборудования. Режим функционирования экономит энергию.
Рекомендуется поддерживать относительную влажность в рамках 40 – 60%. Иногда возникает задача обратная осушению. Вентилятор с увлажнителем способен довести параметры до нормы в автоматическом режиме. Имеет собственный встроенный гигростат, генератор пара на ультразвуковом элементе, лопасти, гоняющие воздух по комнате. Хороши летом в сухом климате. Заручившись помощью потенциометра, цифровой системы управления, вентиляторы способны в одиночку побороть недостатки природы. Погоды плохой нет, микроклимат – часто оставит желать лучшего.
Песня спета сегодня про датчики влажности. Когда у отечественных производителей, дилеров пропадет мания шпионажа, раскроют подробнее технологии, обещаем вернуться к теме, обсудить подробнее. Не забывайте, низкая влажность вредит иммунитету. Точнее говоря, ослабит слизистые покровы.