Mechatronikai Mérnök BSc nappali MFEPA31R03. Dr. Szemes Péter Tamás EA Szenzorok és Szabályozások

Átírás

1 Mechatronikai Mérnök BSc nappali MFEPA31R03 Dr. Szemes Péter Tamás EA Szenzorok és Szabályozások

2 Kurzus adatai MFEPA31R03 Épületautomatika 1. Vizsga: írásbeli és szóbeli Épületgépész BSc Nappali tagozat Kr: 3, Kontakt óra: heti 2 EA. Előadó: Dr. Szemes Péter Tamás, Villamosmérnöki és Mechatronikai Tanszék szemespeter@eng.unideb.hu Ajánlott irodalom: Hámori Sándor: Épületgépészeti irányítástechnika

3 A tantárgy célja Épületgépész mérnök hallgatókkal megismertetni az épületgépészeti automatizálás alapjait: Épületgépészeti elemek Érzékelők Szabályozók Beakatkozók Épületfelügyeleti rendszerek Kommunikációs terepi hálózatok Szoftverek

4 Épület Mechatronikai Kutató Központ I. A Villamosmérnöki és Mechatronikai Tanszék helye a főépület melletti két szintes épületben. Hagyományos fűtés és megújuló energiával működő épületgépészeti rendszerek: hőszivattyú, napkollektor és napelem. Oktatói helységek, laborok és tantermek Komplex épületfelügyeleti szoftver a Schneider Electric támogatásával. Minden épületgépészeti elem egy központi mérésadatgyűjtő adatbázisba kerül. Biztonságtechnika és beléptető rendszer.

5 Épület Mechatronikai Kutató Központ II. Épületmechatronikai kutató laboratórium

6 Épület Mechatronikai Kutató Központ II. A labor célja: intelligens energia optimális mérési és szabályozási módszerek és berendezések fejlesztése. Hőszivattyús rendszer Fali-levegő hőszivattyú, teljesen automatizált Forróvíz tárolók, puffertartályok Napkollektorok Vákuumcsöves, forró ládás, és lemezes Napelemek (mono-, poli- és amorf kristályos) Forgatható és besugárzás mérővel ellátva.

7 Épület Mechatronikai Kutató Központ III. Schneider Electric Tudásközpont A világ egyik vezető multinacionális nagyvállalata Termékek: PLC-k: mini, közepes, profi Áramelosztó rendszerek Frekvencia válók hajtástechnika Épületfelügyelet: érzéklő, DDC, szerver Biztonságtechinika: beléptető rendszerek, video megfigyelő rendszerek (PELCO)

8 Témakörök Épületgépészeti szabályozó és szabályozott elemek bemutatása. Szelepek, hőcserélők. Alapvető épületgépészeti szabályozások. Helyiség hőmérséklet szabályozás Kazánok és fűtőművek szabályozása Távfűtés, légtechnika Digitális szabályozás techika Épületgfelügyeleti rendszerek

9 Alapfogalmak Épületgépészeti szabályozások fő elemei Érzékelők Szabályozók (folytonos, diszkrét) Beavatkozók (és hajtőműveik) Biztonsági beavatkozók Szabályozott berendezések Hőcserélők (és hőleadók)

10 Irányítástechnikai alapfogalmak I. Irányítás Olyan művelet vagy művelet sor, amely társadalmi, gazdasági, vagy technikai folyamatot elindít, változtat, megállít. Irányítási rendszer Azott célt megvalósító szerkezeti elemek rendezett összesége. Hatáslánc Az irányítási rendszer szerkezeti egységei Jelek Hatáslánc tagjain áthaladó hatások

11 Irányítástechnikai alapfogalmak II. Vezérlés: Beavatkozás hatásáról csak közvetettinformációnk van. Nyitott hatáslánc. Szabályozás: Beavatkozás hatásáról közvetlen információ áll tendelkezésre. Zárt hatáslánc.

12 Vezérlés és Szabályozás alapjel

13 Alapjelek Menetrend szerint Időrend szerinti Események szerinti (állapot gép) Követő szabályozás Egy külső tényező függvényében állítjuk elő az alapjelet. Környezeti (lég-)hőmérséklet Helyiség (lég-)hőmérséklet.

14 Általános szabályozó kör Hőtermelő egység primer energiát szolgáltat, amely hőcserélőn keresztül jut el a Fűtési rendszerbe (szabályozott szakasz). A szivattyú állandó térfogatáramot biztosít a szekunder körben. Alapjel: - környezeti hőmérséklet Ellenörző jel: - szekunder előremenő hőm. Szabályozó: R Beavatkozó szerv: - elektromos szelepmozgató Szabályozott berendezés: -szelep

15 Energia egyensúly Épületgépészeti szabályozásnál fontos az energia egyenlet és tagok azonosítása. Pl: helyiség hőmérséklet szabályozás esetén: Szabályozott berendezés: radiátor (vagy hasonló hőleadó mennyiség) Zavarok: Épület hővesztesége Filtrációs veszteség Napsugárzásból érkező hőterhelés

16 Érzékelők Hőmérséklet (t) Légnedvesség (ϕ, x) Folyadékszint (h) Nyomás (p) Áramlás Hőmennyiség CO2 (széndioxid szint) Feladat: a fizikai jel villamos (analóg vagy digitális) jellé alakítása

17 Hőmérséklet érzékelők I. Hőmérséklet (t) Elmozdulás Elhajlás (bimetál) Folyadék tágulásos Gőztenziós Ellenállásos Hőelem

18 Hőmérséklet érzékelők II. Folyadék tágulásos Gőztenziós

19 Hőmérséklet érzékelők III. Ellenállásos Hőelem

20 Hőmérséklet érzékelők IV. Digitális szenzorok: Nem kell kalibrálni. Közös buszra több szenzor is felfűzhető Egyedi azonosítás (Bus ID) Pl: I2C (Ti, Microchip), 1-Wire ( Speciális: kontakt nélküli szenzor Hősugárzás teljesítmény mérése (infra tartományban) Fókuszált pont vagy felület (thermo-vagy hőkamera) (

21 Nedvesség érzékelők Relatívnedvesség érzékelők Abszolút nedvesség érzékelők

22 Szintérzékelők I. Úszókapcsolók Ürités vezérlés Szivattyú védelem Töltés vezérlés Konduktív szintkapcsolók Szintjelzés Szintvezérlés Kapacitív szinttávadók Villamosan nem vezető Folyadékok, porok, darabos anyagok Ultrahangos szintmérő Visszhangzási időt mér.

23 Szintérzékelők II. Úszókapcsolók Konduktív szintkapcsolók

24 Szintérzékelők III. Kapacitív szinttávadók Ultrahangos szintmérő

25 Nyomásmérők I. Típusok Csőrugós nyomásmérő induktív Elektronikus (kapacitív) nyomásmérő

26 Nyomásmérők II. Szifon membrános Egyszerűcsőrugós Forrás: Sulinet Digitális tudásbázis

27 Áramlásmérők I. Járókerekes áramlás mérő A mérendő közegben forgó járókerék fordulatonkénti impulzusa alapján mérjük az átáramlott mennyiséget. Ultrahangos áramlás mérő A mérendő közegben az ultrahang terjedési idejével arányos az áramlási sebesség. Nincs közvetlen kapcsolat a mérendő közeggel A jó méréshez közel lamináris áramlás szükséges, a könyökidomoktól és a szelepektől kellő távolságban.

28 Áramlásmérők II. Axiális átömlésű turbinás áramlásmérő Forrás: PMMF

29 Áramlásmérők III. Ultrahangos áramlásmérők Mind a két fej adó és vevő UT: az áramlási iránnyal azonosan DT: az áramlási iránnyal ellenkezőleg Forrás: dmshungary.hu

30 Hőmennyiség mérők Mérési elv: Áramlás mérés Hőmérséklet mérés (előremenő és visszatérő ágban) Számító egység Digitális vagy impulzus kimenet Forrás: MULTICAL

31 Hőmennyiség mérő Beépítés: >0,5m visszatérő előremenő visszakeverés GJ Forrás: SONTEX

32 Hőmennyiség Mérő Beépítés: Forrás: SONTEX

33 Szén-dioxid (CO2) mérők Fali kiveitel Kéziműszer Légcsatornás kivitel

34 Szabályozók I. Állásos (kétpont szabályozás)

35 Alkalmazási példa: kétpont szabályozás lengése B: a helyiség hőmérséklete nagyobb, mint a szabályozóban beállított C: termosztát záró parancsot ad D: szelepmozgató lezár (t2 késleltetés) E: hőtechnikai tehetetlenségből a helyiség tovább melegszik. Forrás: TA tervezési útmutató

36 Szabályozók II. Folytonos: P, I

37 Szabályozók III. Folytonos: PI, PID

38 Szabályozási példa Forrás: TA tervezési útmutató