Λύσεις — Κεφάλαιο 10: Το Τμήμα Αυτοματισμών στον Κεντρικό Κλιματισμό (σελ. 492-493) – ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 10: Το Τμήμα Αυτοματισμών στον Κεντρικό Κλιματισμό

Λύσεις στις 13 Ερωτήσεις του κεφαλαίου 10 (τελευταίο κεφάλαιο του βιβλίου), που καλύπτουν το σκοπό και τις κατηγορίες των συστημάτων αυτοματισμού, τον έλεγχο ροής ρευστού, τα μέσα λειτουργίας (ηλεκτρικά/πνευματικά/υδραυλικά), τα τμήματα ενός συστήματος αυτοματισμού και τα κυκλώματα ανοιχτού/κλειστού βρόγχου, τον έλεγχο θερμοκρασίας-υγρασίας-φρέσκου αέρα σε κεντρική κλιματιστική μονάδα, και τις σύγχρονες τάσεις αυτόματου ελέγχου (inverter, αναλογικά όργανα εισόδου/εξόδου, Building Management Systems).

Βασικά στοιχεία αέρα υπό αυτόματο έλεγχο

Ερώτηση: Ποια είναι τα βασικά στοιχεία του αέρα που πρέπει να ελέγχει ένα στοιχειώδες σύστημα αυτομάτου ελέγχου στον κλιματισμό;

Απάντηση:

• §10-1. «Σκοπός των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου στον κλιματισμό είναι να εξασφαλίζουν στον κλιματιζόμενο χώρο όλους τους παράγοντες άνεσης... Δηλαδή να ελέγχουν και να κρατούν σε συγκεκριμένα όρια: Τη θερμοκρασία του χώρου. Τη σχετική υγρασία. Την καθαρότητα και την ταχύτητα του αέρα (ποιότητα του αέρα).»

Σύνοψη: Ένα στοιχειώδες σύστημα αυτομάτου ελέγχου στον κλιματισμό πρέπει να ελέγχει και να κρατά σε συγκεκριμένα όρια τρία βασικά στοιχεία του αέρα: τη θερμοκρασία του κλιματιζόμενου χώρου, τη σχετική υγρασία, και την καθαρότητα και ταχύτητα του αέρα (δηλαδή γενικά την ποιότητα του αέρα). Παράλληλα, τα συστήματα αυτοματισμού παίζουν σπουδαίο ρόλο και στην ασφαλή και οικονομική λειτουργία της εγκατάστασης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 3 στοιχεία: θερμοκρασία χώρου, σχετική υγρασία, καθαρότητα/ταχύτητα αέρα (ποιότητα αέρα)

Αυτοματισμός ανοιχτού κυκλώματος — δομή και λειτουργία

Ερώτηση: Δείξτε διαγραμματικά τη δομή και λειτουργία ενός αυτοματισμού ανοιχτού κυκλώματος.

Απάντηση:

• §10-4, σχήμα 10-9. «Στους αυτοματισμούς ανοιχτού κυκλώματος ή βρόγχου, το αισθητήριο δεν επηρεάζεται από το αποτέλεσμα που δίνει η λειτουργία της συσκευής ελέγχου... Το αισθητήριο βρίσκεται έξω από τον κλιματιζόμενο χώρο... το αισθητήριο του θερμοστάτη ελέγχει τη θερμοκρασία του φρέσκου αέρα και όχι του κλιματιζόμενου χώρου. Σκοπός του είναι να προστατεύει τα στοιχεία της κλιματιστικής μονάδας από παγετό... η θερμοκρασία αναφοράς είναι περίπου 2°C.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το βιβλίο δεν δίνει φωτογραφικό σχήμα προς αντιγραφή, αλλά περιγράφει πλήρως τη δομή του σχήματος 10-9: ένα αισθητήριο θερμοκρασίας τοποθετημένο στον εισερχόμενο φρέσκο αέρα (εκτός κλιματιζόμενου χώρου) συνδέεται με έναν θερμοστάτη (ρυθμιστή) ρυθμισμένο σε θερμοκρασία αναφοράς περίπου 2°C· ο θερμοστάτης ελέγχει μία ρυθμιζόμενη συσκευή (βαλβίδα παροχής ζεστού νερού) που τροφοδοτεί το ρυθμιζόμενο σύστημα (στοιχείο προθέρμανσης φρέσκου αέρα). Η ροή του διαγράμματος είναι: Αισθητήριο (φρέσκος αέρας) → Ρυθμιστής (θερμοστάτης, σύγκριση με θερμοκρασία αναφοράς) → Ρυθμιζόμενη συσκευή (βαλβίδα) → Ρυθμιζόμενο σύστημα (στοιχείο προθέρμανσης) → Ρυθμιζόμενη μεταβλητή (θερμοκρασία αέρα προς τα κύρια στοιχεία). Η βασική διαφορά από το κλειστό κύκλωμα είναι ότι εδώ ΔΕΝ υπάρχει επιστροφή πληροφορίας από το αποτέλεσμα (τη θερμοκρασία του κλιματιζόμενου χώρου) πίσω στο αισθητήριο· το αισθητήριο δρα ανεξάρτητα, βάσει της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, ώστε ο ψυχρός αέρας (ακόμη και κάτω από 0°C) να φτάνει στα κύρια στοιχεία της μονάδας πάνω από 0°C και να μην παγώνουν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ανοιχτό κύκλωμα: αισθητήριο (φρέσκος αέρας, εκτός χώρου) → ρυθμιστής/θερμοστάτης (αναφορά ~2°C) → βαλβίδα → στοιχείο προθέρμανσης· ΧΩΡΙΣ ανάδραση από το αποτέλεσμα στο χώρο (προστασία από παγετό)

Εξαρτήματα ελέγχου θερμοκρασίας χώρου σε κλειστό κύκλωμα

Ερώτηση: Ποια είναι τα βασικά εξαρτήματα ενός συστήματος αυτομάτου ελέγχου της θερμοκρασίας ενός χώρου, σε κλειστό κύκλωμα (βρόγχο);

Απάντηση:

• §10-4, σχήμα 10-8. «Κάθε σύστημα αυτοματισμού αποτελείται από τρία βασικά εξαρτήματα... Το αισθητήριο... Ο ρυθμιστής... Η συσκευή ελέγχου που παίρνει την εντολή... Στα συστήματα κλειστού κυκλώματος διατηρείται μία συνεχής επικοινωνία μεταξύ της μεταβλητής που θέλουμε να ελέγχουμε... και του σημείου αναφοράς στο οποίο έχουμε ρυθμίσει το ρυθμιστή.»

Σύνοψη: Ένα σύστημα αυτομάτου ελέγχου της θερμοκρασίας χώρου σε κλειστό κύκλωμα αποτελείται από τα ίδια τρία βασικά εξαρτήματα κάθε συστήματος αυτοματισμού: (1) το αισθητήριο θερμοκρασίας, που παρακολουθεί τη θερμοκρασία του χώρου, (2) τον ρυθμιστή (τον μηχανισμό του θερμοστάτη χώρου), που συγκρίνει τη μετρημένη θερμοκρασία με τη θερμοκρασία αναφοράς (τη ρύθμιση του θερμοστάτη) και υπολογίζει το «θερμοκρασιακό σφάλμα», και (3) τη ρυθμιζόμενη συσκευή ελέγχου (π.χ. βαλβίδα), που τροφοδοτεί το ρυθμιζόμενο σύστημα (τη μονάδα ψύξης/θέρμανσης) ώστε να διορθωθεί η θερμοκρασία. Επειδή είναι κλειστό κύκλωμα, κάθε αλλαγή στη θερμοκρασία του χώρου μεταβιβάζεται συνεχώς πίσω στο αισθητήριο για σύγκριση με το σημείο αναφοράς.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αισθητήριο θερμοκρασίας, ρυθμιστής (θερμοστάτης, σύγκριση με τιμή αναφοράς), ρυθμιζόμενη συσκευή (βαλβίδα)→ρυθμιζόμενο σύστημα, με συνεχή ανάδραση

Στοιχειώδες διάγραμμα ελέγχου θερμοκρασίας χώρου σε κλειστό κύκλωμα

Ερώτηση: Σχεδιάστε στοιχειώδες διάγραμμα αυτοματισμού για τον έλεγχο της θερμοκρασίας χώρου σε κλειστό κύκλωμα και εξηγήστε τη λειτουργία του.

Απάντηση:

• §10-4, σχήμα 10-10. «Στο σχήμα 10-10 φαίνεται ο αυτόματος έλεγχος της θερμοκρασίας ενός κλιματιζόμενου χώρου μ' ένα θερμοστάτη χώρου (αισθητήριο και ρυθμιστής) και μία ηλεκτροβάνα που ελέγχει το κρύο ή ζεστό νερό με το οποίο τροφοδοτείται η τερματική μονάδα κλιματισμού... Δεν παρέχει όμως ικανοποιητική άνεση στο χώρο γιατί οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας είναι συνήθως μεγάλες.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το τυπικό διάγραμμα (σχήμα 10-10) περιλαμβάνει: θερμοστάτη χώρου (αισθητήριο+ρυθμιστής σε ένα όργανο) → ηλεκτροβάνα παροχής κρύου/ζεστού νερού → στοιχείο ψύξης/θέρμανσης της τερματικής μονάδας, με τον αέρα να προσάγεται στον κλιματιζόμενο χώρο και να επιστρέφει (απαγωγή-επιστροφή αέρα) πίσω κοντά στο θερμοστάτη, κλείνοντας το κλειστό κύκλωμα. Λειτουργία: το αισθητήριο του θερμοστάτη μετρά συνεχώς τη θερμοκρασία του χώρου· όταν αποκλίνει από τη ρυθμισμένη τιμή, ο θερμοστάτης δίνει εντολή στην ηλεκτροβάνα να ανοίξει και να τροφοδοτήσει με κρύο ή ζεστό νερό το στοιχείο, μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία του αέρα προσαγωγής· όταν η θερμοκρασία χώρου ικανοποιηθεί, η ηλεκτροβάνα κλείνει. Είναι απλό και φθηνό σύστημα, αλλά προκαλεί μεγαλύτερες διακυμάνσεις θερμοκρασίας σε σχέση με πιο σύνθετα συστήματα (π.χ. V.A.V.).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θερμοστάτης χώρου (αισθητήριο+ρυθμιστής) → ηλεκτροβάνα κρύου/ζεστού νερού → στοιχείο → αέρας στο χώρο, με ανάδραση μέσω επιστροφής αέρα· απλό/φθηνό αλλά με μεγάλες διακυμάνσεις

Διάγραμμα κλειστού κυκλώματος ελέγχου υγρασίας χώρου

Ερώτηση: Σχεδιάστε διάγραμμα κλειστού κυκλώματος στο οποίο να φαίνονται οι διαδοχικές φάσεις αυτοματισμού για τον έλεγχο της υγρασίας ενός κλιματιζόμενου χώρου. Εξηγήστε σύντομα τη λειτουργία του.

Απάντηση:

• §10-1, σχήμα 10-13. «Το αισθητήριο του υγροστάτη ‘αισθάνεται’ και παρακολουθεί κάθε αλλαγή στην υγρασία του χώρου... ενεργοποιεί το μηχανισμό ελέγχου του υγροστάτη (Η1) και αυτός με τη σειρά του δίνει εντολή στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ελέγχου του νερού (V) να ανοίξει και να τροφοδοτήσει με νερό τον υγραντήρα... μέχρι που η σχετική υγρασία του χώρου φθάσει στο επίπεδο στο οποίο έχει ρυθμισθεί ο υγροστάτης (π.χ. 50%).»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το διάγραμμα (σχήμα 10-13) περιλαμβάνει διαδοχικά: αισθητήριο υγρασίας (ενσωματωμένο στον υγροστάτη χώρου, Η1) → μηχανισμό ελέγχου του υγροστάτη → ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα νερού (V1/V2) → υγραντήρα, μέσα στην κεντρική κλιματιστική μονάδα (κοντά στον ψύκτη νερού/chiller ή στοιχείο). Φάσεις λειτουργίας: (1) Το αισθητήριο ανιχνεύει ότι η σχετική υγρασία του χώρου έπεσε κάτω από το ρυθμισμένο όριο (π.χ. 50%). (2) Ο υγροστάτης ενεργοποιεί τον μηχανισμό ελέγχου (Η1). (3) Δίνεται εντολή στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα να ανοίξει και να τροφοδοτήσει με νερό τον υγραντήρα. (4) Ο υγραντήρας ψεκάζει νερό στον θερμαινόμενο αέρα, αυξάνοντας την υγρασία. (5) Όταν η υγρασία φτάσει στο ρυθμισμένο επίπεδο, ξεκινά η αντίστροφη διαδικασία: η βαλβίδα κλείνει και σταματά η ύγρανση. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται συνεχώς, διατηρώντας τη σχετική υγρασία μέσα στα όρια άνεσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αισθητήριο υγρασίας (υγροστάτης Η1) → βαλβίδα νερού (V) → υγραντήρας → ψεκασμός νερού μέχρι το ρυθμισμένο επίπεδο (π.χ. 50%), κύκλος επαναλαμβάνεται

Σύστημα ελέγχου V.A.V.

Ερώτηση: Σχεδιάστε σύστημα ελέγχου της ποσότητας κλιματισμένου αέρα (V.A.V.) και εξηγήστε τη λειτουργία του.

Απάντηση:

• §10-4, σχήμα 10-11. «...το σύστημα που ελέγχει την ποσότητα του κλιματιζόμενου αέρα που προσάγεται στους χώρους αυτούς. Είναι οι αυτοματισμοί των συστημάτων V.A.V. (variable air volume)...»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το διάγραμμα (σχήμα 10-11) περιλαμβάνει: θερμοστάτη χώρου (Τ) → σερβομοτέρ → ντάμπερ αέρα, τοποθετημένα σε μια τερματική μονάδα V.A.V., που τροφοδοτεί με αέρα το στόμιο προσαγωγής του χώρου. Λειτουργία: αντί να μεταβάλλει τη θερμοκρασία του νερού που τροφοδοτεί ένα στοιχείο (όπως στο απλό κλειστό κύκλωμα του σχήματος 10-10), το σύστημα V.A.V. διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία του αέρα προσαγωγής και μεταβάλλει την ποσότητα (τον όγκο) του αέρα που φτάνει στο χώρο: όταν ο θερμοστάτης χώρου «αισθανθεί» ότι η θερμοκρασία έχει ικανοποιηθεί, δίνει εντολή στο σερβομοτέρ να κλείσει (μερικώς ή ολικώς) το ντάμπερ της τερματικής μονάδας V.A.V., μειώνοντας την παροχή αέρα· όταν χρειάζεται περισσότερη ψύξη/θέρμανση, το ντάμπερ ανοίγει περισσότερο, αυξάνοντας την παροχή αέρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θερμοστάτης χώρου → σερβομοτέρ → ντάμπερ τερματικής μονάδας V.A.V.: ρυθμίζει την ΠΟΣΟΤΗΤΑ αέρα (όχι τη θερμοκρασία νερού) ανάλογα με τις ανάγκες του χώρου

Σύστημα ελέγχου φρέσκου αέρα και εξαερισμού

Ερώτηση: Σχεδιάστε, διαγραμματικά, σύστημα ελέγχου του όγκου του φρέσκου αέρα και του εξαερισμού του κλιματιζόμενου χώρου και εξηγήστε τη λειτουργία του.

Απάντηση:

• §10-5, σχήμα 10-15. «Το σύστημα αυτόματης ανάμιξης φρέσκου αέρα και αέρα επιστροφής... περιλαμβάνει: Ένα αισθητήριο θερμοκρασίας στον εισερχόμενο φρέσκο αέρα. Ένα θερμοστάτη... Έναν ηλεκτροκινητήρα ή σερβομοτέρ... Τα διαφράγματα (ντάμπερ) φρέσκου και επιστρέφοντος αέρα τα οποία κινούνται αντίθετα... Το τμήμα εξαερισμού... περιλαμβάνει: Έναν ηλεκτροκινητήρα ή σερβομοτέρ. Ένα διάφραγμα αέρα απαγωγής (εξαερισμού).»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το διάγραμμα (σχήμα 10-15) περιλαμβάνει: αισθητήριο θερμοκρασίας στον εισερχόμενο φρέσκο αέρα → θερμοστάτη φρέσκου αέρα → σερβομοτέρ φρέσκου αέρα/επιστροφής (κινεί τα δύο αντίθετα διαφράγματα φρέσκου και επιστρέφοντος αέρα) και παράλληλα σερβομοτέρ εξαερισμού (κινεί το διάφραγμα απαγωγής), με τον αέρα να καταλήγει στον ανεμιστήρα προσαγωγής. Λειτουργία: όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος (φρέσκου αέρα) αυξηθεί πάνω από αυτή στην οποία έχουν υπολογιστεί τα ψυκτικά φορτία (π.χ. από 35°C σε 40°C, με ρύθμιση χώρου 26°C), το αισθητήριο ενεργοποιεί το θερμοστάτη, που δίνει εντολή στα σερβομοτέρ: το διάφραγμα φρέσκου αέρα κλείνει (μειώνεται το ποσοστό φρέσκου αέρα), το διάφραγμα επιστροφής ανοίγει αντίστοιχα (κινούνται αντίθετα), και το διάφραγμα εξαερισμού ανοίγει σε ποσοστό ανάλογο με το φρέσκο αέρα, ώστε η θερμοκρασία του αέρα ανάμιξης να παραμένει σταθερή και να περιορίζεται το ψυκτικό φορτίο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αισθητήριο θερμοκρασίας φρέσκου αέρα → θερμοστάτης → σερβομοτέρ διαφραγμάτων φρέσκου/επιστροφής (αντίθετη κίνηση) + σερβομοτέρ εξαερισμού: μειώνει φρέσκο αέρα όταν το περιβάλλον είναι πολύ ζεστό, για οικονομία

Πλήρες σύστημα αυτοματισμού κεντρικής κλιματιστικής μονάδας

Ερώτηση: Σχεδιάστε, διαγραμματικά, κεντρική κλιματιστική μονάδα επεξεργασίας του αέρα και τοποθετήστε αυτοματισμούς που να ελέγχουν ταυτόχρονα τη θερμοκρασία, την υγρασία και τον φρέσκο αέρα.

Απάντηση:

• §10-6, σχήμα 10-16. «Ένα σχετικά απλό σύστημα αυτοματισμού κεντρικής μονάδας για όλο το χρόνο... Α. Έλεγχος του φρέσκου αέρα... Β. Έλεγχος της θερμοκρασίας... Γ. Έλεγχος της υγρασίας.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το πλήρες διάγραμμα (σχήμα 10-16) περιλαμβάνει, πάνω σε μία κεντρική κλιματιστική μονάδα με αναρρόφηση φρέσκου αέρα και αέρα επιστροφής, στοιχείο θέρμανσης, στοιχείο ψύξης και ανεμιστήρα προσαγωγής: (Α) Έλεγχος φρέσκου αέρα — επιλογέας ελάχιστου ποσοστού (S), θερμοστάτες (Τ1) και (Τ2) συνδεδεμένοι μεταξύ τους, που ελέγχουν τον ηλεκτροκινητήρα (Μ1) των διαφραγμάτων φρέσκου αέρα/επιστροφής. (Β) Έλεγχος θερμοκρασίας — θερμοστάτης (Τ3) στον αέρα επιστροφής ελέγχει τη βαλβίδα (V3) ζεστού νερού στο στοιχείο θέρμανσης· θερμοστάτης (Τ4) στον αέρα παροχής ελέγχει επίσης την (V3) ανεξάρτητα, εξασφαλίζοντας ελάχιστη θερμοκρασία προσαγωγής· θερμοστάτης (Τ5) ελέγχει τη βαλβίδα (V5) κρύου νερού στο στοιχείο ψύξης και τον ηλεκτροκινητήρα (Μ5) των διαφραγμάτων ψύξης/by-pass. (Γ) Έλεγχος υγρασίας — υγροστάτης αεραγωγού (Η) στον αέρα επιστροφής, που όταν η υγρασία ξεπεράσει το όριο, ανοίγει πλήρως την (V5) για αφύγρανση (μέσω υπερψύξης), με ενδεχόμενη αναθέρμανση από την (Τ4)/(V3) αν χρειαστεί. Όλα τα υποσυστήματα λειτουργούν παράλληλα και συντονισμένα ώστε να επιτυγχάνεται ταυτόχρονος έλεγχος θερμοκρασίας, υγρασίας και ποσοστού φρέσκου αέρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Πλήρες σύστημα: (S,T1,T2,M1)=φρέσκος αέρας· (T3,T4,V3)=θέρμανση· (T5,V5,M5)=ψύξη/by-pass· (H)=υγροστάτης→άνοιγμα V5 για αφύγρανση, με πιθανή αναθέρμανση από V3

Εξαρτήματα αυτοματισμού σε θερμοστάτη χώρου

Ερώτηση: Ποια βασικά εξαρτήματα του αυτοματισμού περιλαμβάνονται σ' ένα θερμοστάτη χώρου;

Απάντηση:

• §10-1/§10-4. «Τα αισθητήρια είναι τις περισσότερες φορές ενσωματωμένα στους θερμοστάτες, υγροστάτες ή άλλους μηχανισμούς ελέγχου της εγκατάστασης.» «Το αισθητήριο (π.χ. ο βολβός ενός θερμοστάτη...)... Ο ρυθμιστής (π.χ. ο μηχανισμός ενός θερμοστάτη πιεζοστάτη ή υγροστάτη κλπ).»

Σύνοψη: Ένας θερμοστάτης χώρου συνδυάζει σε ένα ενιαίο όργανο δύο από τα τρία βασικά εξαρτήματα ενός συστήματος αυτοματισμού: το αισθητήριο θερμοκρασίας (π.χ. ο βολβός του θερμοστάτη ή ένα θερμίστορ, που «αισθάνεται» τη θερμοκρασία του χώρου) και τον ρυθμιστή (τον μηχανισμό σύγκρισης/διακόπτη του θερμοστάτη, που συγκρίνει τη μετρημένη θερμοκρασία με τη θερμοκρασία αναφοράς στην οποία έχει ρυθμιστεί, και δίνει την ανάλογη εντολή). Το τρίτο εξάρτημα, η συσκευή ελέγχου (π.χ. ηλεκτροβάνα ή διακόπτης συμπιεστή), βρίσκεται συνήθως ξεχωριστά, στο μηχανοστάσιο ή στην τερματική μονάδα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θερμοστάτης χώρου = αισθητήριο θερμοκρασίας (π.χ. βολβός) + ρυθμιστής (μηχανισμός σύγκρισης με τιμή αναφοράς)

Γιατί δεν επιλέγουμε πάντα 100% φρέσκο αέρα

Ερώτηση: Γιατί δεν επιλέγουμε πάντα 100% φρέσκο αέρα στις εγκαταστάσεις κλιματισμού;

Απάντηση:

• §10-5. «Όσο αυξάνεται το ποσό του φρέσκου αέρα τόσο αυξάνεται και το ψυκτικό φορτίο και φυσικά το κόστος λειτουργίας της εγκατάστασης.» «Όσο λιγότερος είναι ο όγκος του φρέσκου αέρα, τόσο πιο οικονομικά λειτουργεί η εγκατάσταση, αλλά και τόσο μειώνεται η ποιότητα του κλιματισμένου αέρα.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Δεν επιλέγουμε πάντα 100% φρέσκο αέρα γιατί όσο αυξάνεται η ποσότητα του φρέσκου αέρα που εισάγεται στην εγκατάσταση, τόσο αυξάνεται και το ψυκτικό (ή θερμικό) φορτίο που πρέπει να αντιμετωπίσει η κλιματιστική μονάδα, και συνεπώς αυξάνεται σημαντικά το κόστος λειτουργίας της εγκατάστασης (μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας για ψύξη/θέρμανση του επιπλέον φρέσκου αέρα). Γι' αυτό, εκτός από ειδικές περιπτώσεις όπου απαιτείται 100% φρέσκος αέρας (π.χ. μεγάλα στεγανά υαλόφρακτα κτίρια όπου δεν υπάρχει άλλος τρόπος ανανέωσης του αέρα), οι περισσότερες εγκαταστάσεις λειτουργούν με το ελάχιστο απαιτούμενο ποσοστό φρέσκου αέρα (π.χ. 20-25%) που εξασφαλίζει αποδεκτή ποιότητα αέρα, συμπληρώνοντας με αέρα ανακυκλοφορίας (επιστροφής) για οικονομία. Πρέπει όμως να τηρείται ισορροπία, γιατί η μείωση του φρέσκου αέρα μειώνει και την ποιότητα του κλιματισμένου αέρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 100% φρέσκος αέρας = μέγιστο ψυκτικό φορτίο και κόστος λειτουργίας· προτιμάται το ελάχιστο απαιτούμενο ποσοστό (π.χ. 25%) + ανακυκλοφορία, εκτός ειδικών περιπτώσεων (π.χ. στεγανά υαλόφρακτα κτίρια)

Τι είναι το inverter

Ερώτηση: Τι εννοούμε με τον όρο inverter και σε ποιες περιπτώσεις εφαρμόζεται στον κλιματισμό;

Απάντηση:

• §10-1. «Τα inverter είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα που μπορούν να μεταβάλλουν το μέγεθος της συχνότητας του ρεύματος και επομένως να μεταβάλλουν και τις στροφές του ηλεκτροκινητήρα που περιστρέφουν συμπιεστές, αντλίες ή ανεμιστήρες. Αποτέλεσμα αυτού είναι η αυξομείωση της ροής των ρευστών που μετακινούν τα παραπάνω εξαρτήματα... και μπορούν έτσι να ελέγχονται οι παράγοντες εκείνοι που θα μας εξασφαλίζουν άνεση στον κλιματιζόμενο χώρο.»

Σύνοψη: Το inverter είναι ένα ηλεκτρονικά ελεγχόμενο σύστημα που μπορεί να μεταβάλλει τη συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος που τροφοδοτεί έναν ηλεκτροκινητήρα, μεταβάλλοντας έτσι και τις στροφές του. Εφαρμόζεται σε ηλεκτροκινητήρες που περιστρέφουν συμπιεστές, αντλίες νερού ή ανεμιστήρες μιας εγκατάστασης κλιματισμού, ώστε να αυξομειώνεται η ροή των αντίστοιχων ρευστών (ψυκτικό ρευστό, νερό, αέρας) ανάλογα με τις πραγματικές ανάγκες της εγκατάστασης τη δεδομένη στιγμή, αντί ο κινητήρας να λειτουργεί πάντα στη μέγιστη ταχύτητα. Έτσι επιτυγχάνεται καλύτερος έλεγχος των παραγόντων άνεσης και σημαντική εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας — γι' αυτό τα inverter συζητούνται πολύ τα τελευταία χρόνια ως μέσο εξοικονόμησης ενέργειας στον κλιματισμό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Inverter = ηλεκτρονικό σύστημα που μεταβάλλει συχνότητα ρεύματος→στροφές κινητήρα (συμπιεστή/αντλίας/ανεμιστήρα)→αυξομείωση ροής ρευστού→εξοικονόμηση ενέργειας

Αναλογικά όργανα εισόδου και εξόδου

Ερώτηση: Τι εννοούμε με τον όρο αναλογικά όργανα εισόδου στην ψηφιακή γλώσσα των αυτοματισμών και τι με τον όρο αναλογικά όργανα εξόδου; Αναφέρετε σχετικά παραδείγματα.

Απάντηση:

• §10-7. «Τα αισθητήρια που τοποθετούνται σε κάθε ένα από τα προαναφερθέντα εξαρτήματα ονομάζονται στην ψηφιακή γλώσσα αναλογικά όργανα εισόδου. Τα αναλογικά όργανα εισόδου μεταφέρουν συνεχώς πληροφορίες (ηλεκτρικά σήματα) από το ελεγχόμενο σύστημα... προς το πλησιέστερο σημείο συγκέντρωσης πληροφοριών (ψηφιακοί ελεγκτές ή controllers)... εκεί οι πληροφορίες επεξεργάζονται... για να δοθούν στη συνέχεια εντολές στα αναλογικά όργανα εξόδου (βάνες, ντάμπερς, ηλεκτρικοί διακόπτες ισχύος κλπ.), για τις αναγκαίες διορθώσεις.»

Σύνοψη: Τα αναλογικά όργανα εισόδου είναι τα αισθητήρια που τοποθετούνται στα διάφορα εξαρτήματα μιας εγκατάστασης κλιματισμού (π.χ. σε συμπιεστές, συμπυκνωτές, ψύκτες νερού, ανεμιστήρες, πύργους ψύξης) και μεταφέρουν συνεχώς πληροφορίες με τη μορφή ηλεκτρικών σημάτων προς τους ψηφιακούς ελεγκτές (controllers), για παρακολούθηση πιέσεων, θερμοκρασιών, κατανάλωσης ενέργειας κ.λπ. Τα αναλογικά όργανα εξόδου είναι οι συσκευές που εκτελούν τις εντολές διόρθωσης που δίνουν οι ελεγκτές αφού επεξεργαστούν τις πληροφορίες εισόδου· παραδείγματα είναι οι βάνες (ρύθμιση παροχής νερού/ψυκτικού), τα ντάμπερς (ρύθμιση παροχής αέρα) και οι ηλεκτρικοί διακόπτες ισχύος (ενεργοποίηση/απενεργοποίηση συμπιεστών, αντλιών, ανεμιστήρων).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Είσοδος = αισθητήρια → σήματα προς controller (π.χ. πίεση/θερμοκρασία συμπιεστή)· Έξοδος = συσκευές εκτέλεσης εντολών (βάνες, ντάμπερς, διακόπτες ισχύος)

Πλεονεκτήματα συστημάτων διαχείρισης κτιρίων (BMS)

Ερώτηση: Ποια είναι τα σπουδαιότερα πλεονεκτήματα των σύγχρονων συστημάτων διαχείρισης κτιρίων (Building Management Systems);

Απάντηση:

• §10-7. «...ο αυτοματισμός των εγκαταστάσεων κλιματισμού... με τις απεριόριστες δυνατότητες που του δίνει η ψηφιακή τεχνολογία επεμβαίνει και σε πολλές άλλες παραμέτρους... Η εξοικονόμηση ενέργειας. Η ανά πάσα στιγμή καταγραφή της κατάστασης και των στοιχείων λειτουργίας... Το μηνιαίο και ετήσιο κόστος λειτουργίας κάθε καταναλωτικής μονάδας... Τα προγράμματα συντήρησης... μπορούμε να έχουμε έλεγχο της κατάστασης του κτιρίου και από απόσταση... μέσω modem.»

Σύνοψη: Τα σύγχρονα συστήματα διαχείρισης κτιρίων (Building Management Systems, BMS) προσφέρουν: (1) εξοικονόμηση ενέργειας, μέσω βέλτιστου ελέγχου όλων των ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων· (2) συνεχή καταγραφή της κατάστασης και των στοιχείων λειτουργίας κάθε εξαρτήματος (πιέσεις, θερμοκρασίες, κατανάλωση, στροφές, στάθμη θορύβου κ.λπ.) των συμπιεστών, συμπυκνωτών, ψυκτών νερού, ανεμιστήρων, πύργων ψύξης και αντλιών, με άμεσο εντοπισμό βλαβών· (3) υπολογισμό του μηνιαίου και ετήσιου κόστους λειτουργίας κάθε καταναλωτικής μονάδας· (4) οργάνωση προγραμμάτων συντήρησης όλων των τμημάτων της εγκατάστασης· και (5) δυνατότητα παρακολούθησης και επέμβασης εξ αποστάσεως (εκτός κτιρίου ή και πόλης) μέσω modem, καθώς και αμφίδρομη επικοινωνία χρήστη-ελεγκτών με έγχρωμη απεικόνιση όλων των σημείων ελέγχου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Πλεονεκτήματα BMS: εξοικονόμηση ενέργειας, συνεχής καταγραφή λειτουργίας/βλαβών, υπολογισμός κόστους λειτουργίας, προγράμματα συντήρησης, έλεγχος εξ αποστάσεως (modem)