Mechatronikai Mérnök BSc nappali MFEPA31R03 Dr. Szemes Péter Tamás EA. 2013.03. Szenzorok és Szabályozások
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
[email protected]
Ajánlott irodalom: Hámori Sándor: Épületgépészeti irányítástechnika
A tantárgy célja Épületgépész mérnök hallgatókkal megismertetni az épületgépészeti automatizálás alapjait: Épületgépészeti elemek Érzékelők Szabályozók Beakatkozók
Épületfelügyeleti rendszerek Kommunikációs terepi hálózatok Szoftverek
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.
Épület Mechatronikai Kutató Központ II. Épületmechatronikai kutató laboratórium
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.
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)
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
Alapfogalmak Épületgépészeti szabályozások fő elemei Érzékelők Szabályozók (folytonos, diszkrét) Beavatkozók (és hajtőműveik) Biztonsági beavatkozók Szabályozott berendezések Hőcserélők (és hőleadók)
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
Irányítástechnikai alapfogalmak II. Vezérlés: Beavatkozás hatásáról csak közvetett információnk van. Nyitott hatáslánc.
Szabályozás: Beavatkozás hatásáról közvetlen információ áll tendelkezésre. Zárt hatáslánc.
Vezérlés és Szabályozás alapjel
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.
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
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
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
Hőmérséklet érzékelők I. Hőmérséklet (t) Elmozdulás Elhajlás (bimetál) Folyadék tágulásos Gőztenziós Ellenállásos Hőelem
Hőmérséklet érzékelők II. Folyadék tágulásos Gőztenziós
Hőmérséklet érzékelők III. Ellenállásos Hőelem
Hőmérséklet érzékelők IV. Digitális szenzorok: Nem kell kalibrálni. Közös buszra több szenzor is felfűzhető Egyedi azonosítás (Bus ID) Pl: I2C (Ti, Microchip), 1-Wire (www.maxim-ic.com)
Speciális: kontakt nélküli szenzor Hősugárzás teljesítmény mérése (infra tartományban) Fókuszált pont vagy felület (thermo- vagy hőkamera) (www.thermodelta.hu)
Nedvesség érzékelők Relatívnedvesség érzékelők Abszolút nedvesség érzékelők
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.
Szintérzékelők II. Úszókapcsolók Konduktív szintkapcsolók
Szintérzékelők III. Kapacitív szinttávadók Ultrahangos szintmérő
Nyomásmérők I. Típusok
Csőrugós nyomásmérő induktív
Elektronikus (kapacitív) nyomásmérő
Nyomásmérők II. Szifon membrános Egyszerűcsőrugós
Forrás: Sulinet Digitális tudásbázis
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”.
Áramlásmérők II. Axiális átömlésű turbinás áramlásmérő Forrás: PMMF
Áramlásmérők III. Ultrahangos áramlásmérők
Mind a két fej adó és vevő UT: az áramlási iránnyal azonosan DT: az áramlási iránnyal ellenkezőleg Forrás: dmshungary.hu
Hőmennyiség mérők Mérési elv:
Áramlás mérés Hőmérséklet mérés (előremenő és visszatérő ágban) Számító egység Digitális vagy impulzus kimenet
Forrás: MULTICAL
Hőmennyiség mérő Beépítés:
visszakeverés
előremenő
visszatérő
>0,5m
GJ
Forrás: SONTEX
Hőmennyiség Mérő Beépítés:
Forrás: SONTEX
Szén-dioxid (CO2) mérők Fali kiveitel Kéziműszer Légcsatornás kivitel
Szabályozók I. Állásos (kétpont szabályozás)
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
Szabályozók II. Folytonos: P, I
Szabályozók III. Folytonos: PI, PID
Szabályozási példa
Forrás: TA tervezési útmutató
