Sistema de automatización para el complejo residencial «Blizhnaya» Dacha» .
Autor: Zakharov N.S. Especialista líder en sistemas de aire acondicionado, oficina de representación de Mitsubishi Electric en Moscú
En la primavera de 2006, se pondrá en funcionamiento en Moscú el complejo residencial Blizhnyaya Dacha, que estará equipado con sistemas de aire acondicionado multizona City Multi fabricados por Mitsubishi Electric. El contratista general de este proyecto fue la empresa constructora austriaca Strabag; el diseño, suministro e instalación de los aparatos de aire acondicionado fueron realizados por JSC Hikoniks.
Según las especificaciones técnicas formuladas por el cliente, el Se impusieron los siguientes requisitos al sistema de aire acondicionado:
— eficiencia energética (la potencia eléctrica total de los equipos de control climático no debe exceder un cierto valor);
— instalación de componentes y conjuntos del sistema en el techo de los edificios (se excluye la instalación de dispositivos en fachadas);
— puesta en servicio gradual (a medida que se completan los trabajos de acabado de las viviendas);
— construcción de un sistema de control unificado para equipos de control climático para todo el complejo de edificios;
— contabilidad diferenciada del consumo de electricidad dentro de la central sistema.
El mejor indicador de eficiencia energética entre las soluciones centrales hoy en día lo tienen los sistemas de expansión directa multizona, los llamados sistemas VRF.
Su diferencia fundamental con los sistemas enfriadores-fancoil es la ausencia de un circuito de refrigerante intermedio. y, por tanto, pérdidas en los intercambiadores de calor intermedios.
Sólo los sistemas VRF permitieron encajar en la limitación existente en la capacidad de instalación de equipos de climatización de la instalación.
Los sistemas VRF modernos que utilizan refrigerante R410A se caracterizan por una longitud significativa de tuberías de freón (300-400 m) y permiten colocar unidades exteriores fuera de la vista en el tejado de los edificios.
La necesidad de una puesta en marcha por fases del sistema, es decir, la conexión gradual de los bloques internos, se debe a un asentamiento prolongado, tal vez de varios años, del objeto. Y ya los primeros residentes deben contar con un sistema de aire acondicionado eficiente.
Este requisito se convirtió en la segunda razón para elegir un sistema de expansión directa en lugar de un esquema de “enfriador-ventilador”.
¿Cómo se pondrá en funcionamiento el sistema paso a paso?
En el momento de la entrega de la casa, el contratista ha instalado las unidades externas y las líneas de refrigerante (antes de entrar a los apartamentos).
Los extremos de las tuberías de líquido y gas se bloquean mediante válvulas de cierre de bola. Además, se conecta una única línea de señal a cada apartamento desde la unidad exterior.
A continuación, en el proceso de terminar las instalaciones, se instalan las unidades interiores y se conectan las líneas de refrigerante a las válvulas de cierre.
En el lado de las unidades interiores en relación con las válvulas de cierre, Las válvulas Schrader están soldadas a las líneas de gas y líquido. La línea de señal llega a la caja de conexiones y aún no está conectada.
La puesta en marcha para conectar un nuevo apartamento al sistema es muy sencilla y se reduce a varias operaciones, que requieren un máximo de dos días, y no se altera el funcionamiento de la parte existente del sistema. Cabe señalar que los sistemas de expansión directa multizona «City Multi» no requieren ajuste ni configuración durante el proceso de puesta en marcha por fases.
Algoritmos de control basados en los principios de la lógica difusa, integrados en dispositivos externos e internos , permita que el sistema se ajuste automáticamente a la nueva configuración.
La construcción de un sistema de control para equipos de control climático se implementó utilizando un complejo de hardware y software producido por Mitsubishi Electric, ya que las especificaciones técnicas no requerían la integración de aires acondicionados en un sistema de gestión unificado para un complejo residencial.
Consta de los siguientes componentes.
— Controlador central universal GB-50A (a razón de un GB-50A por cada 50 unidades interiores).
Este dispositivo universal está diseñado para realizar todas las tareas básicas de despacho: gestión y control central, medición diferenciada del consumo de energía, limitación de los picos de potencia del sistema, conexión a redes BACnet y muchas otras.
Esta característica del GB-50A permite una mayor expansión de las capacidades del sistema de despacho sin necesidad de actualizar el hardware o el software del dispositivo.
Cada controlador GB-50A ya tiene todos los módulos de software posibles y están activados. utilizando un código especial durante la implementación (activación) de una función particular.
En la Tabla 1 se proporciona una lista completa de los modelos de software integrados. Para la comunicación con una computadora y el escalado del sistema de control, el controlador está equipado con una interfaz Ethernet. El intercambio de datos entre los componentes del sistema se realiza en formato XML.
— El software TG-2000A visualiza el control y la gestión.
El programa le permite colocar iconos de unidades interiores en planos de planta, almacene información sobre el consumo de energía, configure los controladores universales GB-50A para realizar funciones especiales.
Por ejemplo, para limitar la potencia máxima, organice la calefacción en espera o configure los parámetros del modo de ahorro de energía. El funcionamiento del programa se basa en la interacción con un sistema de gestión de bases de datos (DBMS) MS SQL.
Toda la información sobre la configuración del programa, el estado de los aires acondicionados y los datos sobre el consumo de energía se almacenan en la base de datos, lo que permite un acceso de alta velocidad a la información y confiabilidad de su almacenamiento. El TG-2000A le permite conectar hasta 40 controladores universales GB-50A, es decir. proporciona interacción con dos mil unidades internas.
— El proceso de diseño del sistema de control comenzó determinando el número requerido de controladores GB-50A.
Para ello, teniendo en cuenta el número máximo posible de unidades interiores fijadas para cualquier apartamento, formamos asociaciones de unidades exteriores. con un número total de unidades interiores no superior a 50.
Se conecta un GB-50A a cada una de dichas asociaciones. Como resultado del cálculo, resultó que, dependiendo del número de pisos, cada edificio de un complejo residencial requiere de 3 a 4 controladores universales.
Todos los controladores, así como la computadora del despachador, están conectados a través de una red Ethernet local. Para que los controladores GB-50A interactúen con el programa de despacho TG-2000A, al menos el módulo de software «control web» debe estar activado en ellos.
La medición separada del consumo de energía dentro del sistema central es necesario en cada edificio de apartamentos.
Al mismo tiempo, no es difícil contabilizar el consumo de energía de las unidades interiores: su circuito se alimenta a través del disyuntor de entrada del apartamento y los costos correspondientes se registran en el medidor del apartamento.
Es más difícil para diferenciar la potencia de una unidad externa común a varios apartamentos. Para solucionar este problema, puedes hacerlo de forma sencilla y, por ejemplo, dividir la energía gastada en proporción al área de los apartamentos o tener en cuenta el tiempo de funcionamiento de las unidades internas apartamento por apartamento.
Desafortunadamente, las soluciones simples no proporcionan una división justa de los costos y, muy probablemente, no serán comprendidas entre los usuarios.
¿Cómo implementar una contabilidad justa? El único parámetro que se puede tomar como base para el cálculo es el flujo de refrigerante a través de las unidades interiores. Para ello, el controlador universal proporciona un módulo de software «medición del consumo de energía».
Después de su activación, GB-50A informa al programa de despacho qué unidad interior está cargada con la unidad exterior. Este parámetro lo calcula el controlador en función del grado de apertura de la válvula de expansión de la unidad interior. Este enfoque resuelve el problema con la mayor precisión posible si el servicio de operación está satisfecho con la entrada manual de datos sobre la electricidad consumida por la unidad exterior durante el período de facturación para cada unidad interior.
Si se utiliza una contabilidad totalmente automatizada requerido, hasta imprimir recibos de pago, es necesario organizar adicionalmente un canal para recopilar datos de los medidores de electricidad y conectarlo a la computadora del despachador.
Mitsubishi Electric ofrece una solución completa basada en el controlador de libre programación (PLC) MELSEC serie “Q”, que cualquier empresa de HVAC puede implementar.
Las especificaciones del controlador se dan en la Tabla 2.
A la entrada Se pueden conectar hasta 32 medidores con salida de telemetría de relé a módulos PLC. El número de contadores corresponde al número de controladores GB-50A.
Están incluidos en el circuito de alimentación de las unidades exteriores combinadas por GB-50A. La especificación del módulo de entrada QX40 utiliza una fuente de alimentación opcional de 24 VCC.
El software especialmente desarrollado del controlador PAC-YG11CDA cuenta los pulsos de los medidores y transmite datos al programa de despacho TG-2000A a través del módulo Ethernet QJ71E71-100.
Es necesario tener en cuenta una característica importante del presentado esquema de contabilidad: la computadora del despachador se utiliza únicamente para la gestión de visualización, realizar cálculos finales y almacenar información sobre el consumo de electricidad de meses anteriores.
La información operativa sobre los factores de carga de la unidad exterior y los datos de los medidores se procesan y almacenan en búfer a través de canales que no dependen de la estabilidad del sistema operativo Windows.
61 días, los datos correspondientes se almacenarán de forma autónoma recopilados por los controladores (GB-50A y PLC) del sistema de medición de electricidad en caso de un mal funcionamiento de la computadora del despachador.
Desafortunadamente, no fue posible aplicar todas las capacidades del circuito de Mitsubishi Electric. en esta instalación ante la imposibilidad de instalar contadores con salida telemétrica por relé.
En su lugar, utilizaron contadores Mercury 230AM con una salida de pulsos de colector abierto diseñada para un voltaje nominal de 12 V CC.
Teóricamente, era posible reemplazar el módulo de entrada del PLC con un análogo que funcionara con los mismos circuitos de salida. — QX70.
Pero como se requirió una prueba a gran escala por parte del fabricante para confirmar la funcionalidad del sistema, esta oportunidad no se pudo aprovechar.
Adoptamos una solución combinada: organizar el canal de información sobre la carga de la unidad exterior por parte de las unidades interiores sobre la base de controladores GB-50A y recopilar lecturas de medidores para ellos utilizando las soluciones de red proporcionadas.
Como Como resultado, se implementó el siguiente sistema de medición diferenciada del consumo eléctrico. Los controladores GB-50A transmiten datos sobre el consumo de refrigerante de las unidades internas de cada apartamento al programa TG-2000A.
El programa calcula las tasas de utilización de la unidad exterior apartamento por apartamento. La suma de los coeficientes de todos los apartamentos dentro del área de cobertura de un controlador GB-50A (o de todos los controladores) es igual a uno.
El programa guarda la tabla “número de apartamento — coeficiente de utilización de la unidad exterior ” en un archivo de texto en formato csv (datos, separados por comas).
La salida de pulsos de cada medidor está conectada a un convertidor de interfaz CAN para conectar los medidores a una red y transmitir datos a la sala de control. del conjunto residencial.
La computadora de la sala de control está equipada con un convertidor CAN y un software especializado que admite el intercambio de datos con los medidores y los almacena en formato de texto.
Al final del período del informe, el despachador recibe dos archivos de texto, el primero con los factores de carga de la unidad exterior, el segundo con los contadores de lecturas.
Se ha desarrollado software específicamente para este proyecto para producir salida de información formateada: impresión de recibos de pago.
El uso de una solución combinada eliminó una de las ventajas del esquema original. El canal para recopilar datos de los medidores resultó no tener buffer.
De hecho, a excepción del PLC, no quedan dispositivos con memoria en este circuito y el conteo de pulsos se realiza mediante un programa. bajo el sistema operativo Windows, al que normalmente no se le confían tareas en tiempo real.
Sin embargo, si la computadora se congela y pierde varios pulsos de los medidores, al detectar una discrepancia entre las lecturas del contador y los datos del programa, el despachador solo necesitará restaurar manualmente la correspondencia.
Por lo tanto, el El cliente recibió una solución completamente lista que cumple con todos los puntos de las especificaciones técnicas: equipos compactos y energéticamente eficientes que permiten la puesta en marcha por fases de las unidades interiores, control y supervisión centralizados (incluso de forma remota).
La exclusiva La solución de Mitsubishi Electric permite, entre otras cosas, una distribución justa de los costes energéticos entre los usuarios.
Hay que tener en cuenta un factor más, que a menudo resulta decisivo a la hora de elegir un sistema como el “City Multi” de Mitsubishi. Electricidad: su costo para el inversionista.
Pagando solo por unidades externas y tuberías, el inversionista recibe un edificio con el sistema de aire acondicionado más moderno y un aumento en la clase de vivienda y el correspondiente costo por metro cuadrado. El medidor recuperará con creces la inversión en aire acondicionado.
Al mismo tiempo, el comprador tiene la oportunidad de elegir el tipo y la ubicación de las unidades internas del apartamento, comprándolas según sea necesario.