В рамках проектной документации «Система автоматизации и диспетчеризации инженерных систем. Гараж на три бокса, навес для спецтехники» разрабатывается диспетчеризация инженерных систем здания.

Внутриплощадочные инженерные сети, дороги и другие объекты инфраструктуры. Система автоматизации и диспетчеризации инженерных систем. Гараж на три бокса, навес для спецтехники.

1.2 Проектная документация разрабатывается на основании следующих документов:

Договор № 2/ТВ-03/10024 на выполнение проектных работ с филиалом ОАО «НИКИМТ - Атомстрой» ТПИИ ВНИИПИЭТ от 08 февраля 2010 г.

Задание на проектирование «Объекты капитального строительства на территории особой экономической зоны технико-внедренческого типа в г. Томске (участок № 2 в районе Кузовлевского тракта). Система автоматизации и диспетчеризации инженерных систем» (Приложение А).

Техническое задание на проектирование раздела «Система автоматизации и диспетчеризации инженерных систем» проекта планировки особой экономической зоны технико-внедренческого типа от 19 августа 2008 г (Приложение Б).

Концепция системы диспетчерского управления инфраструктурными объектами особых экономических зон.

1.3 Проектная документация разработана в соответствии с действующими нормами, правилами и стандартами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию объектов обслуживающим персоналом, при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий.

Функционально Система АДИС представляет собой трехуровневую иерархическую структуру.

На нижнем (полевом) уровне находятся датчики, исполнительные механизмы, средства автоматизации, проектируемые в рамках инженерных систем. На нижнем уровне происходит сбор данных.

На среднем уровне (контроллерном) находятся шкафы АДИС, выполняющие функции сбора, обработки и передачу данных.

Роль верхнего уровня (уровень человеко-машинного интерфейса) выполняют Автоматизированные рабочие места (АРМ) и серверное оборудование, расположенное в Центральном диспетчерском пункте (ЦДП). ЦДП представляет собой комплекс программно-технических средств, предназначенных для контроля и управления инженерными системами всех объектов инфраструктуры ОЭЗ ТВТ. Верхний уровень разрабатывается в рамках проекта 210-ТВ-03/10024-D-0007-ATX.

Сетевой уровень выполнен в рамках единой сети передачи данных. Позволяет создать единое информационное пространства в рамках ОЭЗ ТВТ, доставляя информацию с среднего уровня всех объектов в единый диспетчерский цент. Сетевой уровень разрабатывается в рамках проекта выполняемого ООО «Интант».

В здании «Гараж на три бокса, навес для спецтехники» система Автоматизации и диспетчеризации инженерных систем (АДИС) охватывает следующие инженерные системы:

Система вентиляции;

Система холодоснабжения (кондиционирования);

Система отопления (ИТП);

Система водоснабжения;

Система канализации;

Система энергоснабжения;

Система контроля загазованности;

Система пожарной сигнализации;

Система охранной сигнализации.

На нижнем уровне информация о состоянии инженерных систем собирается с датчиков, исполнительных механизмов, средств автоматизации и передается в шкафы АДИС. Предусмотрены следующие интерфейсы передачи данных:

Цифровые сигналы по интерфейсу Ethernet и RS485;

Аналоговые сигналы 4-20 мА;

Дискретные сигналы типа открытый коллектор или «сухой контакт».

Для передачи сигналов до шкафов АДИС в проекте предусматриваются кабели, соответствующей марки, соответствующего сечения и необходимого количества жил

На среднем уровне дискретные сигналы и аналоговые сигналы типа 4-20 мА, обрабатываются системой распределенного ввода/вывода и по Ethernet передаются в контроллер. Данные поступающие от инженерных систем по RS485 и Ethernet заводятся непосредственно на контроллер. Все данные из шкафов АДИС поступают на верхний уровень в центральный диспетчерский пункт.

Передача данных со среднего уровня на верхний осуществляется посредством единой сети передачи данных, разрабатываемой в рамках проекта ООО «Интант». Для этого в помещениях, в которых расположены средства диспетчеризации, предусмотрены точки подключения и организован отдельный канал передачи данных для системы АДИС.

Информация, поступающая на верхний уровень, обрабатывается в реальном времени, записывается на сервер баз данных и на сервер истории, представляется в удобном для анализа оператору виде на автоматизированных рабочих местах и на видеостене.

Состав оборудования АДИС определяет структура системы (представлена в Приложении 1), которая представляет собой распределенную систему сбора и преобразования данных с единым центром управления системами и обработки информации, где роль распределенной системы выполняют шкафы АДИС, а единого центра - ЦДП.

В состав системы АДИС здания «Гараж на три бокса, навес для спецтехники»входят:

Шкаф АДИС-C1;

Шкаф АДИС-C2.

Шкафы АДИС построены на базе программируемых контроллеров с распределенной системой ввода-вывода сигналов и возможностью обрабатывать информацию переданную по интерфейсам RS485 и Ethernet. Это оборудование позволяет построить систему, которая имеет модульную открытую архитектуру. Это обеспечивает автономность функционирования различных подсистем и возможность пошаговой модернизации путем замены отдельных модулей, а также предоставляет возможность быстрого восстановления системы при отказе какого-либо модуля.

В состав шкафов АДИС входят:

Контроллер обработки данных с восьмью портами RS485;

Модули распределенного ввода/вывода данных (до 512 дискретных или 124 аналоговых сигнала);

Коммутатор Ethernet с 16 портами;

Источник бесперебойного питания.

Модульная структура шкафов АДИС позволяет увеличить количество обрабатываемых сигналов, в случае необходимости подключения новых систем.

2.4.1 Система вентиляции.

В здании «Гараж на три бокса, навес для спецтехники» будет установлена система приточной и вытяжной вентиляции с механическим побуждением. Проектом автоматизации и диспетчеризации инженерных систем предусмотрен сбор системой АДИС данных:

С приточных установок П1, П2, П3, П4 по Ethernet;

О состоянии клапанов огнезадерживающих, дискретными сигналами.

Со шкафов управления вытяжной вентиляцией, дискретными сигналами.

Предусматривается возможность включения/выключения систем приточной и вытяжной вентиляции.

2.4.2 Система холодоснабжения (кондиционирования).

В проекте предусмотрена возможность управления и диагностирования системы кондиционирования. Для этого организован обмен данными с групповым контроллером управления системой кондиционирования по Ethernet.

2.4.3 Система водоснабжения.

Система водоснабжения здания подразделяется на:

Хозяйственно-питьевое водоснабжение;

Горячее водоснабжение;

Противопожарный водопровод.

Организация водоснабжения в здании «Гаража на три бокса, навес для спецтехники» предусматривается от внутриплощадочной сети хозяйственно-питьевого водопровода. На водомерных узлах здания, расположенных в узле ввода водопровода, установлены счетчики с импульсным выходом и датчики давления и температуры с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА. Информация с них снимается системой АДИС. На входе водомерного узла устанавливается задвижка с электроприводом, управляемым дискретными сигналами из ЦДП.

Для горячего водоснабжения вода отбирается из системы хозяйственно-питьевое водоснабжение, нагревается в теплообменнике и раздается потребителям. Во всех контрольных точках устанавливаются датчики температуры и давления с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА, для передачи данных в систему АДИС. Задвижки на вводе и на отводах системы горячего водоснабжения снабжены электроприводом, управляемым дискретными сигналами.

На входе противопожарного водопровода установлена задвижка с электроприводом. Системой АДИС контролируется положение задвижки и ее состояние. Посредством унифицированного сигнала 4-20 мА с датчика давления снимается информация о давлении в противопожарном водопроводе.

2.4.4 Система канализации.

В проекте предусмотрен контроль уровня воды канализационных стоков, путем снятия дискретных сигналов с датчика уровня. В системе канализации установлена задвижка с электроприводом. Система АДИС снимает сигналы о состоянии задвижки и управляет задвижкой дискретными сигналами.

2.4.5 Система теплоснабжения.

В индивидуальном тепловом пункте (ИТП) установлен погодный компенсатор и узел учета тепла.

Погодный компенсатор в автоматическом режиме производит регулирование температуры воды в сети отопления. Проектом автоматизации и диспетчеризации инженерных систем предусмотрен сбор информации c погодного компенсатора по интерфейсу RS485.

В здании предусмотрен узел учета тепла. Информация о расходе тепла с теплосчетчика по промышленному интерфейсу RS485 передается в систему АДИС.

Данные о температуре и давлении снимаются датчиками с унифицированным выходным сигналом 4-20 мА на входе в ИТП, на выходе ИТП, на отводах на отопление, на отводах на приточные системы, на отводе на горячее водоснабжение. На всех отводах устанавливаются задвижки с электроприводом, управляемые дискретными сигналами из ЦДП.

2.4.6 Система энергоснабжения.

Учет электроэнергии в здании «Гаража на три бокса, навес для спецтехники» осуществляется в вводных шкафах и шкафах АВР, расположенных в помещении электрощитовой. Сбор информации осуществляется посредством трехфазных счетчиков электроэнергии. Передача информации осуществляется по интерфейсу RS485.

Проектом предусмотрен контроль наличия напряжения на вводе и выводе щитов АВР и вводных щитах. Системой АДИС контролируются положение автомата (включен/выключен) во всех распределительных щитах. Эта информация поступает в шкафы АДИС в виде дискретных сигналов.

2.4.7 Система контроля загазованности.

Проектом предусмотрена возможность сбора дискретных сигналов («Авария системы», «Наличие питания», «Предельная концентрация») о состоянии системы контроля загазованности.

2.4.8 Система пожарной сигнализации.

Проектом предусмотрена возможность сбора дискретных сигналов («Авария системы», «Пожар», «Активирована система пожаротушения») о состоянии системы пожарной сигнализации.

2.4.9 Система охранной сигнализации

Проектом предусмотрена возможность сбора дискретных сигналов («Авария системы», «Тревога», «Объект на охране», «Объект снят с охраны») о состоянии системы охранной сигнализации.

Подробный перечень сигналов передаваемый между системой АДИС и инженерными системами представлен в Приложении 4 - Перечень сигналов.

Размещение технических средств системы АДИС на плане здания «Гараж на три бокса, навес для спецтехники» представлено в Приложении 2. Программируемые логические контроллеры, модули ввода/вывода, относящиеся к техническим средствам среднего уровня, размещены в закрытых шкафах АДИС навесного и напольного исполнения. Шкафы системы располагаются в отапливаемых помещениях зданий с температурой окружающей среды от плюс 5 до плюс 40 °С. Шкаф АДИС-Г1 располагается в помещении электрощитовой (003). Шкаф АДИС-Г2 располагается в узле управления (111).

Оборудование системы АДИС относится к электроприемникам первой категории.

Питание технических средств системы АДИС (шкафов, серверов, АРМ) осуществляется от сети переменного тока с фазным напряжением 220 В ±10 %, 50 Гц ±1 %. Любые отклонения напряжения в указанных пределах не вызывают выдачу ложных команд и сигналов.

Для бесперебойного питания технических средств системы АДИС применены источники бесперебойного питания и аккумуляторные батареи.

В случае отсутствия основного питающего напряжения, автоматически включается источник бесперебойного питания, в это же время выдается сигнал на контроллер, который по каналу связи передает его в ЦДП на АРМ диспетчера.

Все металлические части изделий, доступных для прикосновения, которые могут оказаться под напряжением свыше 25 В переменного тока (действующее значение) или выше 60 В постоянного (выпрямленного) тока в результате повреждения изоляции, должны быть заземлены. Они должны быть присоединены к заземленной нейтральной точке источника питания посредством защитного проводника (ГОСТ Р 50571.3-94).

Корпуса шкафов системы АДИС заземляются медными проводниками на контур заземления здания.

Экраны кабелей заземляются только со стороны шкафов системы АДИС во избежание образования контуров распространения помех.

В объеме проекта автоматизации и диспетчеризации инженерных систем предусмотрены кабели:

Контрольные кабели от инженерных систем до шкафов АДИС;

Кабели питания от автоматов до шкафов АДИС;

Кабели Ethernet от шкафов до ближайшей точки доступа.

Все электрические проводки выполнены кабелями с медными жилами.

Для линий связи Ethernet предусмотрен кабель типа FTP4-C5E-SOLID-GY 4х2х0,54.

Для промышленного интерфейса RS485 предусмотрен кабель КИПвЭП 2х2х0,78

В качестве контрольного кабеля передачи дискретных сигналов предусмотрен КВВГЭнг nх1.0 и КВВГнг nх1.0.

Для аналоговых сигналов предусмотрен кабель КВВГЭнг 4х1.0.

Для линий питания 220 В предусмотрен кабель КВВГнг 4х2.5.

Электрические проводки в здании «Гаража на три бокса, навес для спецтехники» выполнены под подвесным потолком в металлических лотках и по стенам в пластиковых коробах.

Системы вентиляции и кондиционирования предназначены для притока свежего воздуха и удаления вредных примесей, образующихся в закрытом помещении (углекислого газа, пыли и т.п.), очистки, подогрева или охлаждения приточного воздуха. Отдельно от основной системы вентиляции работает противопожарная вентиляция (системы дымоудаления).

Система автоматизации и диспетчеризации на объектах водоснабжения и канализации обеспечивает слаженную бесперебойную работу всех компонентов системы: насосных станций, очистных сооружений, водоприемных сооружений, сетей водоснабжения и канализации.

Автоматизация системы освещения на базе программируемых логических контроллеров, выпускаемых АО «МЗТА», позволяет настроить индивидуальный алгоритм работы осветительного оборудования. Осветительное оборудование может быть разделено на группы, каждая из которых может включаться и выключаться по индивидуальному графику или в зависимости от сигналов датчиков

Тепловой пункт – это обособленное здание, в котором находится автоматизированный комплекс, состоящий из тепловых установок, аппаратов теплообмена, систем управления температурными режимами, узлов смешения, систем регулирования и системой распределения. Автоматизация теплового пункта обеспечивает слаженную работу всех этих систем в едином комплексе.

Системы подсчета посетителей на основе приборов АО «МЗТА» обладают высокой точностью и надежностью, позволяя производить подсчет посетителей с точностью более 97%. Их можно использовать в местах массового скопления людей, таких как торговые центры, вокзалы, спортивные комплексы, театры и кинотеатры

Система учета энергоресурсов предназначена для получения данных о фактическом потреблении воды, электричества, тепла и газа с помощью приборов учета. Установка системы учета энергоресурсов необходима для обеспечения энергоэффективности любого производственного предприятия либо объекта ЖКХ. На основе данных о потреблении ресурсов планируются…

Автоматизация системы отопления на базе программируемых логических контроллеров КОНТАР позволяет настроить индивидуальный режим теплоснабжения в помещении в зависимости от температуры окружающей среды. Диспетчеризация теплоснабжения осуществляется с помощью настенного пульта или диспетчерского компьютера.

Система «Теплый пол» ― это современный способ поддержания комфортной напольной температуры в доме. Мы предлагаем готовое решение по автоматизации и диспетчеризации теплых полов, предназначенное для управления водяными и электрическими системами обогрева пола в помещении.

Охранно-пожарная сигнализация представляет собой комплекс систем, которые обеспечивают своевременное извещение о несанкционированном доступе либо о возникновении возгорания в охраняемой зоне. Эта система состоит из трех основных блоков

Автоматизированная система защиты от протечек предназначена для предотвращения порчи имущества и перерасхода воды, возникающих из-за неисправностей в системах водоснабжения и отопления.

Автоматизированная система противопожарной защиты для обеспечения безопасности должна включать в себя все компоненты пожарной автоматики, работающие в едином комплексе с инженерными системами здания.

Жилые и промышленные здания Москвы не могут обойтись без ряда систем автоматизации и управления инженерными системами, которыми осуществляется с помощью современной автоматики. Тепловая сеть здания, сети энергоснабжения, вентиляции и кондиционирования требуют специального оборудования для автоматического контроля работы. Системы жилых зданий также нуждаются в учете потребляемых ресурсов и тщательном контроле работы всех инженерных систем. Наша компания производит автоматизацию инженерных систем в Москве, с помощью которой осуществляется автоматическое управление и диспетчеризация.

Обеспечение диспетчеризации инженерной инфраструктуры

Система диспетчеризации инженерных систем - это способ контроля распределения и учета потребления различных ресурсов, используемых в процессе эксплуатации здания. Если система диспетчеризации устанавливается на производстве, то она также выполняет функции мониторинга и контроля всех параметров производственной деятельности. Система диспетчеризации инженерных систем внедряется в систему автоматизации и позволяет производить контроль всех параметров инфраструктуры здания или производства. Наша компания выпускает качественное и надежное оборудование для автоматизации инженерных систем.

При помощи автоматизации и системы диспетчеризации инженерных систем можно добиться значительной экономии энергетических, водных и прочих ресурсов. Такая система поможет контролировать уровень безопасности и снизить риск аварии на объекте.

На больших производствах, равно как и в жилых комплексах, всегда существует риск возникновения пожара, прорыва теплотрассы, отключения электроэнергии или утечки газа. Чтобы снизить до минимума риск таких происшествий, устанавливаемая нами система диспетчеризации инженерных систем оснащается самым современным компьютерным оборудованием с датчиками звуковой сигнализации. В аварийной ситуации система даст сигнал оповещения на диспетчерский пункт и на устройства сигнализации. Такой подход позволяет минимизировать влияние человеческого фактора и оперативно реагировать на изменение параметров инженерных систем и своевременно вносить коррективы в рабочие процессы.

Все оборудование для автоматизации инженерных систем, которое производит наша компания, соответствует всем требованиям, предъявляемым к качеству данного вида продукции, и имеет все соответствующие сертификаты. При создании проекта системы автоматизации зданий и сооружений мы используем индивидуальный подход к каждому клиенту. Вы можете обратиться в нашу службу поддержки и получить бесплатную консультацию.

Если у вас возникли затруднения с выбором оборудования, обратитесь в службу технической поддержки .

Заказать автоматизацию инженерных систем

Позвоните нам по тел. 8 499 369 06 00 или отправьте заявку

Автоматизация инженерных систем зданий преследует важную цель – автоматическое управление всеми существующими на объекте коммуникациями. Альтернативный вариант, предполагающий ручное управление, безнадежно устарел – необходимо заключение договоров с персоналом, постоянный контроль над всеми параметрами и показателями, в разы увеличивается риск человеческого фактора, а одна ошибка может привести к тяжелым последствиям, в том числе авариям.
Удалось ли достичь оптимальных температурных показателей? Поддерживается ли в системе нормальное давление? Отвечает ли заявленным параметрам напряжение? Достаточны ли объемы теплоносителя в рабочем контуре? Это далеко не полный список вопросов, на которые должна отвечать автоматизированная система.
Точный набор функций комплекса зависит от его типа и конфигурации. Специалисты нашего предприятия готовы спроектировать и установить системы любой сложности. Наиболее простые варианты выполняют следующие задачи:

• Управление функционированием модулей, составляющих отопительные, вентиляционные и кондиционирующие системы, считывание их рабочих показателей, проверка на соответствие нормативным значениям;
• Приведение в движение заслонок и клапанов, если возникает соответствующая необходимость;
• Гарантия безопасности. Например, если система фиксирует неподвижность воздушных масс, отключаются нагревательные элементы. Если водяное отопление начинает замерзать, температура теплоносителя автоматически повышается, что исключает формирование льда в контуре, способное спровоцировать разрывы и сложные восстановительные работы;
• Защита рабочих модулей от деятельности под повышенной нагрузкой, ошибок в процессе подключения, коротких замыканий, чрезмерного нагрева;
• Оценка состояния рабочих модулей;
• Корректировка производительности в соответствии с актуальными потребностями, что обеспечивает наиболее комфортные условия на объекте, а также исключает перерасход энергетических ресурсов;
• Постоянное наблюдение за температурными условиями в каждом из подконтрольных помещений;
• Изменение рабочих показателей в соответствии с заданными алгоритмами без необходимости вмешательства человека.

Автоматизировать можно любую систему, будь то отопление, освещение, обеспечение электроэнергией или сигнализация.
Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем зданий способствует достижению максимальной безопасности их работы, сводит к минимуму число аварий. Если автоматика фиксирует серьезные отклонения от нормативных показателей, подается соответствующий сигнал на пульт управления, где оператор или микропроцессор принимает решение о дальнейших действиях. Например, если датчик определяет, что в водопроводе серьезно упало давление, аварийный участок отключается. Если фиксируется угроза выхода из строя нагревательного элемента по причине критического повышения температуры, то на него перестает подаваться напряжение.
С пульта управления подаются команды на изменение рабочих показателей системы в соответствии с внешними условиями. Например, в отапливаемом помещении становится холодно – это диагностируется температурным датчиком, отправляется команда на повышение мощности котла. Если в автономной электросети наблюдаются отклонения от нормативных параметров по напряжению, активируются стабилизаторы или более мощные модули, резервные генераторы.

Описание:

В настоящей статье будут рассмотрены аспекты использования систем автоматизации и диспетчеризации в многофункциональных высотных жилых комплексах, главным образом, применительно к системам теплоэнергоснабжения и климатизации.

Системы автоматизации и диспетчеризации высотных жилых комплексов

В. В. Панкратов , директор ООО «ВВП»;

А. Н. Колубков , директор проектно-производственной фирмы «Александр Колубков», гл. инж. проекта;

Н. В. Шилкин , доцент МАрхИ

Современная технология строительства зданий подразумевает наличие большого количества инженерных систем. Вновь строящиеся жилые комплексы, как правило, являются многофункциональными с точки зрения наличия помимо жилых помещений офисных, торговых, спортивных, развлекательных площадей, гаражей-автостоянок и т. д. Возрастают и требования к потребительским качествам жилых помещений: покупатели квартир стараются получить более качественное жилье, более комфортные условия проживания. Эти обстоятельства вынуждают застройщиков использовать для климатизации жилых и общественных помещений достаточно сложные системы вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха. Помимо систем климатизации на подобных объектах функционирует целый ряд других систем: освещение, противопожарные системы, система безопасности и охранного телевидения и др. Обеспечивают надежную и безотказную работу этих систем средства автоматизации и диспетчеризации. Данные системы позволяют при относительно низких капитальных затратах обеспечить высокое качество микроклимата (высокие потребительские качества здания) и снижение расходов на эксплуатацию за счет уменьшения энергопотребления и повышения надежности работы оборудования.

В настоящей статье будут рассмотрены аспекты использования систем автоматизации и диспетчеризации в многофункциональных высотных жилых комплексах, главным образом, применительно к системам теплоэнергоснабжения и климатизации. В качестве примера будут рассмотрены принципы построения систем автоматизации и диспетчеризации высотных жилых комплексов «Алые Паруса», «Воробьевы Горы» и «Триумф Палас».

Общие принципы построения системы автоматизации и диспетчеризации

С точки зрения построения системы автоматизации и диспетчеризации в инженерных системах многофункциональных высотных жилых комплексов можно выделить две основные функциональные части: тепловой узел ввода (поставщик тепла в здание) и несколько контуров потребителей тепла.

Тепловой узел ввода – это ЦТП или ИТП. Обычно на подобных объектах речь идет о ЦТП, поскольку помимо жилой части в этих комплексах имеются и помещения общественного назначения. Например, тепловой пункт IV корпуса комплекса «Алые Паруса» помимо жилых квартир обеспечивает тепловой энергией помещения пентхауса (в том числе бассейн), спортивный комплекс, подземный гараж-автостоянку и яхт-клуб.

Контуры потребителей тепла, как правило, включают в себя контуры вентиляции и кондиционирования, радиаторного отопления, горячего водоснабжения на хозяйственно-бытовые нужды, контур теплых полов. И тепловые узлы, и контуры потребителей тепла включают в себя определенное количество оборудования – насосы, теплообменники, различную регулирующую арматуру и т. д.

Контролировать работу и обеспечивать поддержание требуемых параметров всего этого оборудования в настоящее время можно посредством систем автоматизации и диспетчеризации. С технической стороны нет никаких препятствий. Однако на этапе составления технического задания необходимо ответить на ряд вопросов: насколько оправдано применение систем автоматизации и диспетчеризации, какие системы следует автоматизировать, какова степень этой автоматизации (простейшая автоматика, система автоматизации и диспетчеризации, интеллектуализация здания). Экономическая целесообразность использования систем автоматизации и диспетчеризации подобных объектов определяется с учетом того факта, что заказчик в дальнейшем сам будет эксплуатировать этот объект, т. е. заказчик рассматривает не отдельно взятую стоимость инсталлированной системы, а стоимость системы с учетом ее эксплуатации в течение 5–10 лет (этот срок выбран потому, что производители систем автоматизации заявляют именно такой срок как гарантированный срок эксплуатации – 10 и более лет безотказной работы, что подтверждается опытом эксплуатации ряда объектов). Стоимость тепловой и электрической энергии из года в год возрастает. Если грамотно подходить к реализации поставленных задач, то в конечном итоге заказчик получает достаточно значительную экономию тепловой энергии за счет эффективного использования ее самой и установок (если не нужно эксплуатировать некоторый контур – насосы, бойлеры – оборудование отключается). Такая экономия тепловой и электрической энергии снижает себестоимость эксплуатации здания, поскольку расчет с поставщиком тепла и электрической энергии ведется по факту ее использования.

В рассматриваемых объектах именно такая ситуация: заказчик сам эксплуатирует объект. Эти комплексы потребляют большое количество тепловой энергии, поэтому снижение расхода тепла на 10–20 % за счет использования системы автоматического управления инженерным оборудованием позволяет достичь значительной экономии при снижении эксплуатационных расходов.

Срок окупаемости системы автоматизации и диспетчеризации по различным оценкам составляет от 3 до 5 лет. Заказчик определяет системы, которые он хочет видеть автоматизированными. Например, в разделе управления инженерным оборудованием могут автоматизироваться приточные и вытяжные установки, индивидуальный тепловой пункт, поддержание и контроль температуры во вторичных контурах систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, холодильные машины. Эффективное использование энергии обеспечивается грамотной реализацией поставленных задач. Например, регулирование температуры теплоносителя во вторичных контурах вентиляционных систем может производиться по нескольким параметрам: математически увязывается с температурой наружного воздуха, учитывается человеческий фактор. Нет необходимости точно поддерживать одну и ту же температуру круглый год. Можно выделить ярко выраженные сезоны – зима, лето, межсезонье – и определить алгоритм работы системы для каждого такого периода (фактически установив четыре разных режима, увязанных с условиями окружающей среды). Другим примером снижения эксплуатационных затрат за счет использования систем автоматизации является одна из функций, реализованная при автоматизации тепловых пунктов. Поставщик тепла (горячей воды) обязывает соблюдать температурный график – тепло необходимо снять, иначе возможны штрафные санкции. На всех рассматриваемых объектах данная функция – поддержка графика съема тепла – реализована.

Автоматизация других систем здания также позволяет снижать затраты энергии. Например, освещением помещений общественного назначения можно управлять: по расписанию, по датчикам движения, по датчикам освещенности. В случае грамотной реализации функции управления освещением возможно существенное снижение потребления электрической энергии. Фасадное освещение, фонтаны и подобные декоративные элементы также являются значительными потребителями электрической энергии, и использование систем автоматизации позволяет существенно снижать ее затраты.

В составе системы автоматизации можно выделить три функциональные части. Это периферийное оборудование, контроллеры и силовая часть.

Периферийное оборудование представляет собой набор датчиков (датчики температуры воздуха, давления воды, температуры воды – т. е. любых возмущающих воздействий) (рис. 1) и исполнительные механизмы (клапаны (рис. 2), приводы (рис. 3) и другая запорно-регулирующая арматура).

Контроллеры, по сути, представляют собой миникомпьютеры, которые год от года становятся все мощнее (рис. 4). Контроллеры могут иметь модульную структуру, а могут быть реализованы в виде «все в одном». Такие контроллеры обычно используются для малых зданий или индивидуальных систем – они позволяют подключить все необходимые датчики, приводы, исполнительные механизмы, но при этом имеют ограничения по информационной емкости. Информационная емкость контроллера определяется количеством входов и выходов. Всего существует четыре типа сигналов – аналоговые входы/выходы и цифровые входы/выходы. Любая система автоматизации представляет собой комбинацию этих четырех типов сигналов. При создании математической модели управления системой также вводятся промежуточные переменные.

Третья часть системы автоматизации – силовая. Исполнительные механизмы, которые воздействуют на клапаны, заслонки и т. п. – слаботочные, они относятся к периферийному оборудованию. Однако помимо этих слаботочных механизмов необходимо осуществлять управление оборудованием, являющимся мощным потребителем энергии и требующим внешнего источника питания – двигателями вентиляторов, циркуляционными насосами и т. д. Управление силовыми нагрузками осуществляется посредством электрических шкафов (рис. 5). С точки зрения силовой части существует два типа компоновки систем. Использование той или иной компоновки определяется организацией и структурой службы эксплуатации заказчика. Если на объекте существуют две службы эксплуатации, одна из которых отвечает за системы автоматизации, а другая за системы электроснабжения, то возможна раздельная компоновка шкафов автоматики и силовых электрических шкафов. Однако на рассматриваемых объектах была предложена и утверждена заказчиком концепция, которая предусматривает комбинированные щиты автоматики, поскольку в настоящее время существует оборудование, которое позволяет производить установку контроллеров автоматики непосредственно в шкафы управления. В этом случае контроллеры должны отличаться хорошей помехозащищенностью от воздействия сильных электрических полей. Преимуществом является сокращение кабельной продукции и промежуточных клеммных соединений (в случае отдельных силовых шкафов и шкафов автоматики необходимо соединение их между собой кабельными трассами), что в конечном итоге повышает надежность системы при снижении стоимости инсталляции.

Работа в автономном режиме и работа в совместном режиме. Выбор протокола

Инженерное оборудование может работать в автономном режиме. Например, может быть реализован автономный тепловой пункт. В этом случае для управления оборудованием и его контроля предусматриваются простейшие средства (простейший дисплей с текстовым экраном). Эти простейшие средства управления и контроля могут быть расширены, например, в виде переносных пультов оператора или возможности подключения ноутбука. Следующим этапом автоматизации является создание диспетчерского пункта, представляющего собой, как правило, персональный компьютер серверного класса либо рабочую станцию с определенным набором программного обеспечения. В этом случае встает вопрос выбора протокола обмена информацией.

Некоторое время назад (примерно до середины 1990-х годов) производители оборудования автоматизации использовали свои внутренние закрытые протоколы, поэтому, однажды установив, например, в тепловом пункте определенное оборудование, заказчик был вынужден использовать оборудование того же производителя и для автоматизации других систем. Автоматизирован может быть самый широкий спектр систем – от холодильных машин до оборудования водоподготовки бассейнов, и ни один производитель не в состоянии выпускать всю гамму оборудования. В результате на любом крупном объекте будет установлен некий набор оборудования различных производителей, каждый из которых будет комплектовать свои системы отдельными контроллерами. Например, холодильная машина – законченное устройство с собственной системой управления, работающее в автономном режиме, но при ее эксплуатации есть ряд параметров, необходимых службе эксплуатации для контроля работоспособности оборудования и выполнения сервисных функций. Встает вопрос обмена информацией между оборудованием различных производителей. Для решения этой задачи возможно использование ряда протоколов – ModBas, RS485, BАСnet. На данном объекте был принят протокол LON, разработанный независимым производителем (фирмой Echelon, www.echelon.com) для унификации оборудования различных производителей. Этот протокол сегодня используется многими производителями оборудования.

Используемые протоколы обмена информацией могут быть определены на уровне технического задания, либо может быть непосредственно определен производитель оборудования (поскольку заказчик заранее знает, с каким оборудованием он работает, он может в техническом задании определить, например, фирму-производителя щитов управления приводами насосов). Оборудование многих фирм позволяет в момент инсталляции сделать выбор – работать по протоколу LON или по собственному внутреннему закрытому протоколу. Если оборудование работает в автономном режиме, то неважно, каким будет протокол обмена. Если есть необходимость в создании диспетчерской службы, системы должны интегрироваться и должно создаваться единое информационное поле. В этом случае поставляемые устройства снабжаются определенным набором файлов, создается база данных устройств и по шине связи предоставляется доступ к любому устройству. Простейшая шина связи представляет собой одну пару проводов. К шине связи предъявляются требования помехоустойчивости. Существует программное обеспечение различных уровней. В зависимости от типа системы будет выбран простой или более сложный (и более дорогой) пакет, поддерживающий расширенный набор интерфейсов. Уже на этапе составления технического задания заказчик должен определить, какую структуру системы автоматизации он хочет получить и до какой степени детализации он хочет эту структуру реализовать, поскольку в некоторых случаях достаточно автономного режима работы инженерного оборудования. Например, в настоящее время в Москве большое распространение получила реконструкция старых зданий, например заводских, под офисные помещения или торговые площади. По нормативам необходимо оборудовать такие помещения общеобменной вентиляцией. Для поддержания заданной температуры приточного воздуха в подобных случаях обычно используются простейшие контроллеры, не поддерживающие вообще никакие протоколы обмена и работающие от одного датчика температуры приточного воздуха – система работает в автономном режиме. Другой вариант – если заказчик сам эксплуатирует объект. В этом случае он заинтересован в снижении эксплуатационных расходов и может реализовать более сложную систему управления инженерным оборудованием, позволяющую за счет более гибкого регулирования параметров микроклимата снижать затраты энергии на климатизацию объекта. Для обеспечения надежности и безопасности необходимо соблюдать «правило целостности системы». В этом случае любая вентиляционная установка, кондиционер рассматривается как законченная система, которая может функционировать в автономном режиме. Для этого каждая отдельная система должна управляться одним контроллером. Современное оборудование автоматизации позволяет осуществлять управление, например, несколькими кондиционерами посредством одного контроллера. С другой стороны, всегда есть возможность расширения системы при объединении нескольких контроллеров шиной связи, например, по протоколу LON. Однако цикл опроса одного контроллера гораздо меньше, чем нескольких контроллеров по шине связи, т. е. при использовании нескольких контроллеров время реакции системы увеличивается. При проектировании системы автоматизации следует учитывать, критична ли такая задержка для данной системы.

Сопряженные системы должны, по возможности, управляться одним контроллером, поскольку при использовании разных контроллеров, объединенных шиной связи, в случае обрыва шины связи система станет неработоспособной (не могут быть запрошены требуемые параметры и т. д.). В случае использования одного контроллера система может работать в автономном режиме и при обрыве шины связи. По этим же причинам системы как можно меньше глобализуются – их стараются разделять на отдельные сегменты, каждый из которых может работать автономно. В случае выхода из строя одного из сегментов системы другой сегмент остается работоспособным. С другой стороны, некоторые системы выгоднее глобализовать: например, для измерения температуры наружного воздуха нет смысла ставить отдельные датчики для каждой системы, для обеспечения работы которой требуются такие данные. Обычно для измерения этого параметра используются два датчика, один из которых располагается на северной стороне здания, а второй – на южной. Измеренные температуры усредняются по определенному алгоритму, причем учитываются время измерения (дневные и ночные температуры), время года (режимы «зима» и «лето») и т. д., что позволяет избежать резких изменений режимов работы оборудования в случае кратковременных колебаний температуры наружного воздуха. Затем эти данные о температуре наружного воздуха могут быть использованы всеми системами, для работы которых необходима такая информация. При увеличении количества физических точек увеличивается поток передаваемой информации, поэтому в случае крупных объектов для снижения трафика используется система распределенных серверов. Здание разбивается на сегменты. При использовании древовидной структуры (сервер и несколько рабочих станций) сервер для повышения надежности резервируется – устанавливается резервный сервер с зеркальной базой данных. При использовании распределенных серверов идеология построения системы меняется – выделяется отдельный сегмент системы, и для этого сегмента ставится сервер на некоторое количество физических точек. Для данного сегмента возможна любая степень детализации. От рабочих станций на сервер поступают перекрестные запросы по IP-протоколу, что снижает трафик. В этом случае пропускная способность сети гораздо выше (рис. 6).

Интеллектуализация здания

В настоящее время среди специалистов нет единого мнения, какие здания могут называться «интеллектуальными», и в чем отличие «интеллектуального здания» от высокоавтоматизированного здания с развитой системой автоматизации и диспетчеризации. С другой стороны, зачастую нет реальной необходимости в установке высокоавтоматизированных и тем более «интеллектуальных» систем управления. В результате в настоящее время в нашей стране реализовано лишь несколько объектов, которые можно отнести к «интеллектуальным».

Наличие единого информационного поля (определенный набор датчиков, сигналов и т. д.) позволяет добиться любого уровня «интеллектуальности» здания. Математическая модель в этом случае представляет собой объемную матрицу, и вариант выборки действий из этой матрицы может быть сколь угодно велик. Однако даже в высокоавтоматизированном здании часть функций может не использоваться в силу отсутствия в них реальной потребности.

С точки зрения автоматизации можно выделить три сегмента: автоматика для малоэтажных жилых домов (home solution), автоматика для жилых и общественных зданий и сооружений, автоматика для промышленных зданий. Идеология построения систем автоматизации для этих сегментов одна и та же. Идеология «умного дома» подразумевает, как правило, коттедж «элитного» класса. Однако зачастую в организации единого информационного поля таких объектов нет необходимости. Для этого сегмента есть готовые решения, которые не требуют дорогостоящего инжиниринга. Например, коттедж фактически можно рассматривать как отдельный тепловой пункт, обслуживающий несколько контуров (контур теплого пола, контуры отопления первого и второго этажей и т. д.), соответственно, есть готовый контроллер, предназначенный для решения этих задач. Такие контроллеры подразумевают фиксированную комбинацию подключаемого периферийного оборудования и требуют простейшую пусконаладку. В рамках одного дома нет необходимости в организации шины данных и т. д., хотя с технической точки зрения это вполне осуществимо.

Такое упрощение системы автоматизации позволило сократить стоимость системы – за небольшие деньги можно автоматизировать коттедж площадью свыше 300 м 2 . В настоящее время при строительстве новых зданий применяются стеклянные фасады. Применение подобного архитектурного решения привело к опасности перегрева помещений южной ориентации в летнее время. Для предотвращения этой опасности производителями были предложены специализированные контроллеры, сочетающие в себе функции управления фэнкойлами, освещением и жалюзи (рис. 7). При реализации системы автоматизации на базе этих контроллеров оценивается воздействие солнечной радиации, освещенность, температура, наличие людей в помещении, и в результате обработки этой информации осуществляется управление фэнкойлами, осветительными приборами и жалюзи. Набор этих функций позволяет очень гибко осуществлять управление микроклиматом путем подбора различных комбинаций режимов работы устройств, что препятствует перегреву помещений и одновременно снижает нагрузку на систему кондиционирования. Однако вряд ли реализация данной функции в отдельном здании позволяет назвать его «интеллектуальным».

Примером реализации концепции «интеллектуального здания» можно считать аэропорт Домодедово. Идеология построения системы автоматизации и диспетчеризации подразумевала использование оборудования различных производителей, объединенное между собой шиной связи. За счет соответствующего программного обеспечения была создана единая база данных, которая, в свою очередь, была подключена к системе управления расписанием полетов, т. е. было создано единое информационное поле. В комплексе аэропорта существуют достаточно высокие требования к системе общеобменной вентиляции, но очень большие площади приводят к значительным расходам воздуха. Была разработана так называемая «концепция оптимизации» – проект оптимизации работы системы. В зависимости от расписания полетов (планирование полетов, естественно, осуществляет специальная служба, никак не связанная со службой эксплуатации инженерного оборудования), рассчитывается условный коэффициент загрузки здания по количеству пассажиров в час (принимается одно из трех состояний этого коэффициента, соответствующих низкой, средней и высокой загрузке), но не всего здания в целом, а отдельных его зон. Изначально были определены пять зон: зона вылета, зона прилета, зона ожидания, две отдельные зоны для международных и внутренних рейсов, а затем эти крупные зоны были разбиты на 27 более мелких подзон, микроклимат которых обеспечивался отдельными установками (зонирование инженерного оборудования). Эта «концепция оптимизации» была предусмотрена еще на стадии проектирования инженерных систем, и оборудование поставлялось с соответствующими функциями (например, вентиляционные агрегаты предусматривались многорежимными). Реализация концепции позволяла гибко управлять инженерными системами в зависимости от нагрузки, благодаря чему возможно, например, в зимнее время уменьшать температуру и отключать вентиляцию помещений, в которых в данный момент нет людей. В результате создания единого информационного поля, интеграции с «третьей стороной» в виде поставщика информации и реализации «концепции оптимизации» затраты энергии на климатизацию данного объекта снизились, по предварительным оценкам, на 7–10 %.

Еще один пример реализации концепции «интеллектуального здания» – одно из офисных зданий в Москве. В этом здании была создана система управления и диспетчеризации инженерного оборудования и офисного освещения. Использовалось оборудование автоматизации трех различных производителей – система управления освещением, автоматика теплового пункта, автоматика прочего инженерного оборудования производилась разными фирмами. Все системы автоматизации были интегрированы посредством протокола LON в единую систему. В рабочее время системы климатизации и освещение включены постоянно. Во внерабочее время или в выходные дни, когда присутствие людей не ожидается, оборудование климатизации работает в дежурном режиме, а освещение отключается. Если в помещении в эти часы находятся люди, их присутствие фиксируется датчиками движения, и по сигналам от этих датчиков включается освещение и соответствующее оборудование в данной зоне в автоматическом режиме, без вмешательства оператора. В то же время на диспетчерский пульт выдается соответствующий сигнал, и оператор может внести коррективы в режимы работы оборудования (например, если проводятся какие-либо работы в большом помещении, то, несмотря на присутствие нескольких рабочих, систему кондиционирования в нем можно отключить).

Особенности автоматизации некоторых видов систем ОВК

В данном разделе будут рассмотрены особенности автоматизации некоторых видов систем ОВК.

Регулирование «по обратному воздуху»

Простая система автоматизации системы вентиляции работает «по притоку», т. е. позволяет контролировать только один параметр – температуру приточного воздуха. В этом случае реальную температуру воздуха в помещении можно прогнозировать с той или иной степенью точности, поскольку сложно точно оценить тепловыделения от людей и разнообразной офисной техники (зачастую на стадии проектирования неизвестно количество людей, которые будут занимать данное помещение, и точный состав офисного оборудования, который к тому же может неоднократно меняться в процессе эксплуатации), теплопоступления с солнечной радиацией (что сейчас очень актуально, поскольку очень широкое применение находит такое архитектурное решение, как полностью стеклянные фасады). В жилых и общественных зданиях в случае механической приточной вентиляции и вытяжная вентиляция обычно проектируется с механическим побуждением. Как правило, температура удаляемого воздуха достаточно точно отражает реальную температуру воздуха в помещении, поэтому в настоящее время популярное решение – регулирование «по обратному воздуху». За счет интегрирования этих установок посредством шины связи, даже если приточные и вытяжные установки расположены в различных частях здания, есть возможность определять температуру удаляемого воздуха и передавать эти данные контроллеру приточной вентиляционной установки, который, в соответствии с заранее заданным алгоритмом, повышает или понижает температуру приточного воздуха (но не выше или ниже некоторых заранее заданных значений). При этом, во-первых, обеспечивается снижение затрат энергии на подогрев или охлаждение приточного воздуха, а во-вторых, обеспечивается повышенное качество микроклимата.

Системы с зональным контролем

При строительстве элитного жилья и офисных помещений высокого класса в Москве и получил распространение так называемый «зональный контроль». В этом случае в здании организуется общеобменная вентиляция, которая обеспечивает приточным воздухом большую часть помещений (нет смысла дробить их на более мелкие зоны, обслуживаемые маленькими системами, т. к. это приводит к удорожанию). Локально посредством доводчиков в каждой отдельной зоне обеспечивается заданная температура воздуха (например, в офисном помещении рядом могут находиться кабинет руководителя и большое офисное пространство, разделенное открытыми перегородками, и требования к микроклимату этих двух зон могут различаться). В качестве доводчиков, как правило, используются системы на базе фэнкойлов, потолочных либо настенных, но могут применяться и иные решения, например, охлаждающие потолки, балки (рис. 8).

Доводчики комплектуются контроллерами (такие контроллеры выпускаются как фирмами-производителями доводчиков, так и фирмами, специализирующимися на производстве систем автоматики), посредством которых и осуществляется управление для установки требуемой температуры в данной зоне.

Системы с переменным расходом воздуха (VAV)

Еще один тип управления параметрами микроклимата – системы VAV (Variable Air Volume) – системы с переменным расходом воздуха. Эта система очень привлекательна с точки зрения экономии энергии. Помимо регулирования температуры воздуха в помещении, эта система обеспечивает заданный перепад давления, что позволяет, например, не допустить перетекания загрязненного воздуха в смежные помещения. Исходя из этого обстоятельства, возможные области применения систем с переменным расходом воздуха – опасные производства, химические лаборатории, больницы. Такая схема широко используется в США, в том числе и для офисных помещений, а в России реализуется достаточно редко. Это связано с тем, что в случае использования такой схемы определенные ограничения накладываются на поставщика воздуха, т. е. на вентиляционную систему. В этом случае необходимо обеспечить требуемое статическое давление в воздуховоде. Зональное регулирование происходит за счет двух исполнительных механизмов в каждой комнате – одного на притоке, одного на вытяжке (рис. 9).

Если в комнате нет людей (что определяется по датчику движения, ручной установкой режима «Не занято» или с диспетчерского пульта и т. п.), то закрываются обе заслонки, воздухообмен при этом равен нулю. В подающем воздуховоде, в свою очередь, начинает нарастать давление, поэтому необходимо устанавливать датчики статического давления. При нарастании давления система начинает сбрасывать обороты, для чего используются приточные улитки с переменным расходом воздуха или инверторное управление. Необходимость использования подобных устройств приводит к усложнению и удорожанию системы вентиляции. Однако такое удорожание быстро окупается за счет экономии энергии на подогрев или охлаждение воздуха.

Рисунок 9. Автоматизация систем с переменным расходом воздуха

Системы с «групповым» контролем

Ранее были распространены фэнкойлы с простым термостатным управлением (соленоидный клапан). Такое управление позволяло обеспечивать заданную температуру воздуха только в одном помещении (технология подключения – один модуль управления на один фэнкойл). Это обстоятельство вызывало определенные проблемы при климатизации помещений очень большого объема, микроклимат в которых обеспечивался несколькими установками. С точки зрения автоматизации помещения большого объема определяются как одна климатическая зона, в которой должен быть один температурный режим, а количество исполнительных механизмов для обеспечения этого режима достаточно большое. В этом случае все исполнительные механизмы оснащаются отдельными контроллерами, связанными между собой общей шиной, но при этом один контроллер работает в режиме «Master», а остальные, соответственно, – в «Slave», т. е. реализуется так называемая «групповая логика». Температурный модуль (модуль управления) устанавливается один на зону, но управляет работой нескольких устройств. Ограничение на общее количество устройств накладывается используемым протоколом. Например, протокол LON позволяет управлять работой до 60 устройств в одном сегменте.

Сопряжение систем автоматизации с системами безопасности

Одной из особенностей построения инженерных систем зданий в нашей стране, связанное, главным образом, с менталитетом, является особое положение службы безопасности объекта. Служба безопасности, как правило, уже на уровне технического задания требует ограничения доступа ко всему, что связано с безопасностью, т. е. инженерные системы отделяются от систем контроля доступа, охранного телевидения и т. д. Зарубежный опыт показывает, что очень выгодно использовать комплексные решения, когда, например, один датчик используется и в системе контроля доступа, и в системе климатизации, и для управления освещением. В настоящее время существующие технологии позволяют гибко реализовать подобную концепцию. В частности, один из объектов в нашей стране, на котором такая концепция реализована, – центральный железнодорожный вокзал одного из областных центров России, где была разработана комплексная система высокого уровня, включавшая, помимо устройств автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования систему безопасности в виде охранного телевидения, охранную систему, пожарную сигнализацию. В итоге на одном мониторе можно отслеживать и параметры работы инженерных систем, «картинку» с охранного телевидения и прочую информацию. В случае, например, возникновения пожара, при срабатывании пожарной сигнализации определена (запрограммирована соответствующими скриптами) вся последовательность действий по локализации возгорания, что значительно уменьшает влияние «человеческого фактора» в данной экстраординарной ситуации. Таким образом, с технической точки зрения система безопасности может быть объединена с системой автоматизации оборудования климатизации. Один аспект подобного объединения – совместное использование датчиков, например, для определения нахождения людей в отдельных зонах.

Второй аспект – система безопасности, она накладывает определенные требования на систему климатизации, например, введение пожарного режима должно привести к отключению систем вентиляции, включению подпора воздуха в задымленную зону и т. д. Как правило, эти функции реализовываются на уровне силовых щитов (релейные цепи), но при этом система автоматизации в обязательном порядке получает дублирующий сигнал о введении пожарного режима, иначе остановка оборудования будет интерпретирована как авария данного оборудования со всеми вытекающими последствиями.

Сопряжение с системой электроснабжения

В процессе проектирования системы автоматизации особое внимание следует уделять сопряжению этой системы с системой электроснабжения здания. Техническое задание на систему автоматизации выдается разработчикам систем автоматизации, но достаточно часто не доводится до сведения разработчиков систем электроснабжения, или разработчик систем электроснабжения не учитывает пожелания разработчиков систем автоматизации. В результате, например, управление освещением осуществляется от одного датчика, никак не связанного по шине связи с общей системой управления, и при выходе этого датчика из строя освещение будет гореть постоянно, а данную неисправность будет сложно оперативно локализовать.

Важным вопросом является качество поставляемой электроэнергии. Производители оборудования автоматизации накладывают определенные ограничения по качеству электроэнергии.

Если в случае использования автономного источника энергоснабжения требуемое качество электроэнергии обеспечить достаточно просто, то при использовании внешнего источника энергоснабжения возможны проблемы с оборудованием. Для предупреждения подобных проблем необходимо осуществлять мониторинг качества электроснабжения путем установки дополнительных датчиков напряжения, силы тока, частоты и т. д.

Инжиниринг и эксплуатация

Большое внимание необходимо уделять инжинирингу (в данном случае под инжинирингом понимается комплекс инженерно-консультационных услуг коммерческого характера по обеспечению установки и ввода в эксплуатацию систем автоматизации). Использование современных технологий привело к тому, что сам процесс пусконаладки становится очень сложен. Просто купив оборудование, с ним ничего нельзя сделать – требуется инжиниринг.

Зачастую оборудование поставляется по относительно низким ценам, но затем больших затрат требует процесс пусконаладки. Необходимое программное обеспечение стоит отдельных денег, и поставляется только производителем оборудования или несколькими уполномоченными компаниями-партнерами. В результате неграмотного инжиниринга может произойти поломка системы, но заказчик в этом случае часто предъявляет претензии к производителю оборудования. На самом деле поломка происходит либо в результате неграмотных действий службы эксплуатации, либо в результате изначально неправильного программирования контроллеров.

После создания проекта, согласования и утверждения всех решений, поставки оборудования необходим монтаж и шеф-монтаж оборудования. Шеф-монтаж включает в себя проверку правильности подключения, правильности установки, поскольку, например, оборудование будет функционировать неправильно, если датчик температуры расположен в «мертвой зоне». Зачастую монтаж и шеф-монтаж выполняют разные организации, шеф-монтаж выполняется организацией, осуществляющей пусконаладку.

В процессе наладки необходимо выдерживать необходимые перепады температуры и т. д., но это возможно только когда объект находится под нагрузкой (динамическая наладка).

Основным потребителем тепловой энергии являются системы вентиляции и кондиционирования, т. е. для рассматриваемых комплексов даже не жилая часть, а помещения общественного назначения (офисы, аквапарк, магазины и т. д.). Когда завершен шеф-монтаж, осуществляется предварительный пуск в ручном режиме – проверяется работа, правильность направления вращения вентиляторов, насосов и т. д., затем механическая обкатка в течение 72 часов на предмет натяжки ремней, после чего передается пусконаладочной организации для динамической пусконаладки, когда осуществляется подбор и выставление необходимых параметров, регулирование и т. д. В случае необходимости параметры могут поддерживаться с точностью ±0,1 °С по воздуху и ±1,0 °С по воде. Неграмотный монтаж и пусконаладка, как отмечалось выше, могут привести к выходу оборудования из строя. Все эти факторы повышают требования к пусконаладочной организации и в то же время к службе эксплуатации, поскольку эксплуатировать оборудование становится все сложнее.

В идеальном случае даже такие крупные объекты, как рассматриваемые высотные жилые комплексы, могут управляться всего пятью операторами, по числу подразделений: подразделения тепло- и холодоснабжения, электроснабжения, системы ОВК, водоснабжение и водоотведение, прочие системы. В этом случае, однако, квалификация этих пяти специалистов должна быть очень высокой. Можно установить сервер с базой данных, в которой аккумулируется вся информация по всем упомянутым системам. К серверу подключается сколь угодно большое число рабочих станций. Рабочая станция позволяет отображать для оператора лишь ту информацию, которая необходима именно для его области, т. е. реализуется разграничение доступа. Время реакции системы в настоящее время исчисляется секундами, и, помимо этого, имеется возможность прогнозирования нештатных ситуаций и принятия соответствующих превентивных мер.

Например, один из самых важных опасных режимов – «Угроза замораживания»; использование системы автоматизации позволяет на нескольких уровнях предотвратить эту угрозу (путем остановки системы, открывания дополнительных клапанов и т. д.). Может быть организовано оповещение специалистов службы эксплуатации, например, посредством отсылки SMS-сообщений или пейджинговой связи. В любом случае сведения об аварийной ситуации, реакции системы, реакции службы эксплуатации на эту аварийную ситуацию будут занесены в «Журнал аварий». Эта информация в ряде случаев может помочь в разрешении спорных ситуаций, например, претензий жильцов или арендаторов.

Большую роль в обеспечении правильной работы систем климатизации и автоматизации играет правильное и своевременное сервисное обслуживание. На подобных объектах обязательно должна быть организована служба эксплуатации заказчика, которая и будет осуществлять эксплуатацию оборудования.

Обучение специалистов службы эксплуатации проводит, как правило, организация, осуществляющая пусконаладку. Есть еще одна возможность – удаленный мониторинг работы оборудования. В этом случае сторонняя организация (например, организация, осуществлявшая пусконаладку) может заключить контракт на мониторинг и наблюдать за ситуацией на объекте из собственного офиса.

Некоторые современные контроллеры изначально поддерживают IP-протоколы и имеют веб-интерфейс – точку доступа RJ-45. Это позволяет, имея логин и пароль, из любой точки, где есть доступ в Интернет, отслеживать режимы работы с системой и производить с ней какие-либо действия. Как правило, в этом случае поддерживаются пять различных уровней доступа – от оператора, который может только отслеживать информацию, до администратора, который может осуществлять любые воздействия над системой.

Пример использования систем автоматизации и диспетчеризации в высотных жилых комплексах

Системы автоматизации комплексов «Алые Паруса», «Воробьевы Горы», «Триумф Палас» похожи по комплектности, используемым инженерным решениям, функциям. Различаются емкостью – больше или меньше систем. В большинстве случаев применяются комбинированные силовые шкафы, что позволяет повысить надежность и снизить себестоимость инсталляции и пусконаладки. Оборудование автоматики и программное обеспечение EBI (Enterprise Building Integrator) фирмы «Honeywell», интегрированных систем нет. Системы безопасности выделены в независимые потоки. Все решения были отработаны на первом объекте, проработаны, приняты, и в дальнейшем применялись и на других объектах.

Системы вентиляции и кондиционирования с точки зрения автоматизации относительно несложные. Все проблемы, вызванные большой протяженностью систем по вертикали, решаются главным образом посредством механических систем. Например, зонирование высотных зданий по вертикали приводит к разделению инженерного оборудования, что, в свою очередь, с точки зрения системы автоматизации, подразумевает несколько каскадов регулирования на разных отметках.

В жилых помещениях используются системы общеобменной вентиляции, системцентрального кондиционирования нет. Центральные СКВ используются в ряде помещений общественного назначения. В отдельных зонах, например в торговом центре, используется зональное регулирование.

Особенностью этих комплексов являются очень сложные тепловые пункты, к автоматизации которых предъявляются самые высокие требования.

Для автоматизации тепловых пунктов поставщики оборудования зачастую предлагают комплексные решения, например, насосную станцию, работающую в автономном режиме, которую нужно только смонтировать и подключить. Здесь от подобных решений ушли. При проектировании определялась компоновка систем, рассчитывалось количество насосов, их мощность, и в дальнейшем реализовывалась достаточно сложная схема управления. Например, управление группой из четырех насосов осуществляется всего одним инвертором, соответственно, индивидуально разрабатывался проект электрического шкафа, его реализация на базе свободного программирования. В результате эти насосы могут работать в любом режиме, все четыре, каскадное управление, резервирование (два насоса рабочих, два резервных либо один рабочий и три в резерве, меняются каждую неделю) и т. д. Используется один инвертор необходимой мощности в качестве разгонного – его посредством разгоняется насос, если мощности насоса недостаточно для поддержания давления, насос переводится на максимальную мощность, а тем же самым инвертором начинает разгоняться второй насос.

Такие функции реализованы и в вышеупомянутых комплексных решениях поставщиков оборудования, но там они реализованы на уровне контроллеров (фиксированная логика), и нельзя, например, ввести временные задержки, нельзя контролировать удаленно процесс работы, максимум – можно получить сигнал аварии.

В данном случае можно отслеживать (с учетом обвязки), например, загрязнение теплообменников, перепады давлений на грязевиках, напорное давление и т. д., т. е. все прогнозируемые варианты в принципе реализуемы. Для управления и контроля за работой технологического оборудования инженерных систем ЦТП комплекса «Триумф Палас» используется оборудованиефирмы «Honeywell» в составе контроллеров XCL5010 с распределенными модулями входа/выхода, периферийных приборов и средств автоматики (датчики давления, температуры, электромеханические приводы, клапаны, реле перепада давления и т. д.).

Контроллеры Excel 500 размещаются в совмещенных шкафах автоматики, установленных в технических помещениях теплового пункта.

В совмещенных шкафах помимо контроллеров устанавливается пусковая аппаратура. Контроллеры Excel 500 соединяются между собой шиной передачи данных «С-bus». Периферийные приборы и средства автоматики устанавливаются на технологическом оборудовании инженерных систем в местах, удобных для монтажа, эксплуатации и обеспечения максимальной точности показаний.

Автоматизируется инженерное оборудование ЦТП (узел ввода теплоносителя, теплообменники и циркуляционные насосы), оборудование станции поддержания давления всех систем, насосы системы снеготаяния, насосы и клапана системы заполнения дренажных приямков и т. д. Контролируется давление в сети прямой и обратной воды, на теплообменниках, на фильтрах, во вторичных контурах, температура сетевой воды, во вторичных контурах, на теплообменниках, перепад давления на насосах, состояние двигателей насосов, состояние датчика перегрева двигателя и т. д.

Продолжение следует.

Статью о конкретных технических решениях по автоматизации высотных комплексов читайте в следующем номере журнала «АВОК».