Свежий взгляд на автоматизацию зданий и фильтрацию воздуха

Свежий взгляд на автоматизацию зданий и фильтрацию воздуха

Кен Блум (Ken Bloom),
Президент Precision Air Technology, Inc

Ни для одной современной системы вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) не является исключительным вопрос о регулярности замены воздушных фильтров. Возможно, прежде этому уделялось не столь большое внимание. Однако все больше растет понимание того, что именно выполнение данного условия определяет способность системы вентиляции и кондиционирования воздуха обеспечивать качество микроклимата внутри помещений и необходимую экономию энергии в рамках функционирования систем автоматизации зданий.

Наши предложения

Работа любой современной HVAC-системы основывается на мониторинге состояния и техническом обслуживании системы воздушных фильтров. Без этого трудно гарантировать необходимый уровень качества воздуха внутри помещения. Методы мониторинга и технического обслуживания воздушных фильтров весьма разнообразны.

В некоторых установках по всей длине воздуховодов используются измерители перепада давления. Фильтры меняют, когда перепад давления снижается почти до нуля. В других случаях в ходе периодических проверок необходимость замены фильтра визуально определяет подготовленный технический персонал. Некоторые организации заменяют фильтры по графику, не оценивая их состояния. Если оценка проводится по разнице в перепадах давления до и после фильтра, то для контроля фильтров часто используют очень простое правило: их меняют, если на выходе давление воздуха в два раза меньше чем давление воздуха на входе.

Этот метод дает относительное представление о сопротивлении фильтра, но часто не обеспечивает той степени точности, которая требуется для системы контроля здания. Если взять за основу постоянство потока воздуха, то мониторинг воздушных фильтров в рамках HVAC-систем ограничен тем фактом, что, по мере забивания фильтров, через систему вентиляции проходит все меньше воздуха. При отсутствии средств контроля и регулировки скорости вентиляторов трудно устанавливать связь между степенью заполнения фильтра и падением давления на подающей магистрали. А по признанию специалистов, в связи с увеличением требований к качеству воздуха, необходима система контроля, которая позволяла бы проводить более точный анализ состояния воздушных фильтров.

Современные требования к энергосбережению

По мере обращения к более эффективной и экологически чистой архитектуре инженерных решений в зданиях на первый план выходит надежная работа воздушных фильтров. По нашему мнению, от инженерных систем зданий требуется не только хорошая функциональность, но и необходимый уровень стандартизации параметров работы, которые контролируются системой управления зданием (BMS). Все в большей степени система автоматизации зданий берет на себя функцию энергосбережения.

Применение технологий энергосбережения связано с экономическими аспектами эксплуатации объектов. Одной из такого рода технологий является использование частотно-регулируемого электропривода. Считается, что это одна из самых эффективных стратегий снижения потребления электроэнергии в системах климатизации.

По данным исследований Департамента энергетики США, применение частотно-регулируемого привода существенно снижает потребление электроэнергии. Например, текстильная фабрика при посредничестве коммунальной компании Pacific Gas and Electric заменила в вентиляционной системе электродвигатели с постоянной скоростью вращения на частотно-регулируемый электропривод. Снижение энергопотребления составило 59 %. Однако главным ограничением, препятствующим принятию этой технологии в HVAC системах, является тот факт, что частотные приводы создают изменения в разности давления воздуха, проходящего через фильтр.

Традиционный способ контроля состояния воздушных фильтров в основе своей опирается на измерения именно этой величины. Подобные колебания давления способны приводить к сбою в работе традиционных систем мониторинга воздушных фильтров. Соответственно, принятие этой технологии в качестве инструмента для энергосбережения делает невозможным определение состояние загрязненности фильтра, так как меняются параметры воздушного потока. Специалисты в области автоматизации зданий признают эту несовместимость между доказанной на практике энергосберегающей технологией и требуемой точностью работы систем мониторинга воздушных фильтров в рамках систем управления зданием.

Суть еще одной технологии фильтрации воздуха, способной принести существенную экономию энергии, состоит в применении в HVAC-системах фильтров низкого давления. Такие фильтры уже производятся в промышленности.

Применение фильтров низкого давления снижает сопротивление системы, а экономический эффект состоит в том, что, для обеспечения требуемого воздухообмена в зданиях, требуются менее мощные вентиляторы. Чтобы адаптировать эту технологию, необходимо включить в проект по системам вентиляции и кондиционирования воздуха пониженное значение давления в системе. Здесь, как в случае с частотно-регулируемым электроприводом, проблема таже. Возникают трудности оценки состояния воздушных фильтров по перепаду давления воздуха.

Возможности современных технологий

Современные системы управления зданиями позволяют более гибко, чем прежде, производить мониторинг целого ряда параметров окружающей среды, таких как: температура, влажность, расход воздуха и расход энергии. В определенной степени фильтрация воздуха затрагивает все эти параметры. Необходимое количество тепла или холода, которое надо подать в систему, зависит, в том числе, и от того, как воздух проходит через фильтры. Через забитые фильтры подача воздуха менее интенсивна, значит, для нагрева или охлаждения воздуха в помещении потребуется больше времени.

Сохраняя систему климатизации с правильными параметрами фильтрации воздуха, можно добиться лучших показателей в смежных областях: снижение избыточной влажности, создание комфортного микроклимата и снижение эффекта накопления плесенного грибка и других микроорганизмов. Правильная работа вентиляции определяется расчетным количеством воздуха, который можно пропустить через пакет фильтров, а энергоэффективность в системах кондиционирования воздуха зависит от применения новых технологий (например, частотные приводы и воздушные фильтры низкого давления). В любом случае для должного функционирования системы вентиляции необходимо иметь точную и гибкую к изменениям систему управления зданием.

Еще совсем недавно в технологии фильтрации воздуха было сравнительно мало новинок, способных обеспечивать достаточный мониторинг состояния фильтров и, соответственно, уход за ними. А сейчас любая команда инженеров, отслеживающих состояние зданий, может вооружиться самыми современными технологиями и получить прежде невиданные возможности по автоматизации зданий. Однако мониторинг системы фильтрации воздуха все еще остается "больше искусством, чем наукой". Что же касается экономических последствий поддерживаемого в настоящее время статус-кво, то реальных затрат в полной мере оценивать пока не удается.

Шаг вперед к мониторингу воздушных фильтров

Чтобы заполнить пропасть между возможностями систем автоматизации зданий и требуемой точностью оценки состояния воздушных фильтров, компания Precision Air Technology Inc. решила применить инновационную микропроцессорную технологию мониторинга воздушных фильтров. Столь современный подход к оценке состояния фильтров способен обеспечить точное измерение сопротивления фильтра, как при постоянном, так и при переменном расходе воздуха.

В отличие от традиционного метода контроля состояния воздушных фильтров (исключительно на основе перепада давления), разработанное устройство измеряет и давление, и скорость воздуха. Процесс контроля начинается с калибровки на чистом пакете фильтров. Одно нажатие кнопки и система аварийного предупреждения программируется на уровень сопротивления в 1,5, 2,0 или 2,5 раза выше начального сопротивления фильтра.

Как только сопротивление фильтров вырастает до предустановленного уровня, на реле (типа "сухих контактов") поступает сигнал и светодиод показывает, что фильтры требуют замены. Таким образом, ограничения, накладываемые традиционными методами контроля воздушных систем фильтрации, снимаются, и система гармонично встраивается в общую систему управления зданием. Дополненная этим новым инструментом система автоматизации здания может в большей степени интегрировать функцию контроля воздушных фильтров.

Микропроцессорная система 3200 Filtrometer имеет следующие особенности:

• Микропроцессорная технология точно отслеживает состояние отдельных блоков воздушных фильтров как при постоянном, так и при переменном воздушном потоке.
• Калибровка системы мониторинга воздушных фильтров производится с кнопочной панели.
• Ступенчатая установка уровня срабатывания сигнала на замену фильтра.
• Питание от сети переменного тока (24В) делает систему совместимой с другими слаботочными системами.
• Светодиод местной установки, который не только показывает статус фильтра, но и сигнализирует о необходимости его замены.
• Дополнительно устанавливаемое реле, типа "сухие контакты", выходной источник тока 4–20мА и аналоговый выходной сигнал.
• Во всех вариантах исполнения простота установки между вентилятором и блоком фильтров.

По материалам сайта AutomatedBuildings.com