TRONIC CONTROL® s. r. o. Ing TRONIC CONTROL® s.r.o. Ing. Vít Mráz - vývoj a výroba řídicích systémů TRONIC 2000 ® - řízení vytápění, větrání a klimatizace 1995 - 2017

Ukázky zajímavých aplikací Reference BIOCEV – Biotechnologické a biomedicínské centrum AV a UK ve Vestci u Prahy - zajímavé co do rozsahu a komplexnosti řízených technologií

Co je měření a regulace, co vše se řídí Pojem měření a regulace V technických oborech se měří a regulují fyzikální veličiny: - teplota (vzduch v prostoru, topné nebo chladicí médium) - vlhkost (v prostoru) - tlak (topné médium) - přetlak (čistý prostor proti okolí) - intenzita osvětlení - rychlost otáčení (ventilátor vzduchotechniky, čerpadlo topné vody) Měření – kvantitativní zjištění určité vlastnosti Regulace – způsob, jak udržet „něco“ v požadovaném stavu CO NEMĚŘÍM, NEŘÍDÍM

Wattův odstředivý regulátor James Watt 1782 Co je měření a regulace, co vše se řídí Historie a vývoj oboru Zařízení, které slouží k udržení regulované veličiny na požadované hodnotě se nazývá REGULÁTOR Wattův odstředivý regulátor James Watt 1782 -stabilizace otáček parního stroje

Co je měření a regulace, co vše se řídí Historie a vývoj oboru První polovina 20. století: - mechanické principy - hydraulické principy - pneumatické principy - elektrické principy - magnetické principy 50. léta 20. století: - elektronické principy, využití elektronek 60. léta 20. století: - elektronické principy, využití tranzistorů - počátek využití integrovaných elektronických obvodů - první nasazení programovatelných zařízení 70. léta 20. století: - využití minipočítačů, složitější softwarové funkce 80. léta 20. století: - konstrukce s využitím mikroprocesorů Dnes jsou regulátory konstruovány takřka výhradně s využitím mikroprocesorů. Pneumatický regulátor Termostatický regulátor Analogový regulátor Digitální (číslicový) regulátor (32bit procesor)

Co je měření a regulace, co vše se řídí Pojem měření a regulace Měření a regulace - obor, který se zabývá vlastnostmi regulátorů další názvy – řídicí technika - technická kybernetika (50.léta – buržoazní pavěda!) ASŘ – automatizované systémy řízení – spíše v průmyslu a energetice V technickém prostředí řízení budov se používají pojmy „řízení HVAC“ a BMS. HVAC – zkratka „heating, ventilation and air-conditioning“, řízení HVAC – technologie vnitřního prostředí budov - cílem je poskytnout tepelnou pohodu a přijatelnou kvalitu ovzduší uvnitř budovy BMS/BAS - bulding management systém (systém řízení budov) - building automation systém (systém automatizace budov) - počítačový řídicí systém instalovaný v budovách pro ovládání větrání, osvětlení, EPS, EZS …  širší pojem

Co je měření a regulace, co vše se řídí Současné trendy Víceúrovňové řízení 1. úroveň autonomní regulace konkrétní technologie - regulace přívodu vzduchu ve VZT jednotkách - řízení spalování v kotli - řízení teploty v místnosti atd…… 2. dispečerské řízení – využití komunikačních prostředků k přenosu dat na dispečink - monitoring/vizualizace technologického procesu - vydávání nadřazených operátorských povelů - záznam dat 3. bilanční a optimalizační systém - bilancování provozu na základě zaznamenaných dat - optimalizace – výpočet nejideálnějšího povelu/zásahu na základě bilance 4. dohledový systém - umožněn rychlým rozvojem datových a telekomunikačních sítí - tablety, chytré telefony - webové aplikace, web servery …

Co je měření a regulace, co vše se řídí Současné trendy Centrální energetický dispečink – vizualizace, bilancování Vzdálený dohled Komunikační síť RS232/RS422 - RS485 Ethernet Řízení odběru elektrické energie Řízení tepelné pohody a kvality vzduchu v posluchárnách, učebnách (VZT) Řízení výroby tepla – kotelna, výměníková stanice Kotelny, výměníkové stanice v dalších budovách Řízení chillerů a dalších zařízení

Co je měření a regulace, co vše se řídí Současné trendy Současný trend řízení – změna z klasického řízení na Integrátora řízení - mnoho moderních výrobků/technologií je vybaveno vlastním kvalitním řízením - řízení je autonomní - nutná integrace pod nadřazený systém, který optimalizuje provoz technologií - důraz na rychlou a kvalitní komunikaci Dispečink, operátorské pracoviště LAN Ethernet Nadřazený řídicí systém (např. TRONIC 2000) Jedna či více komunikačních sběrnic VRV systém chlazení VZT jednotky IRC regulace místností

Řízení spotřeby energií - řízení větrání (vzduchotechnické strojovny) Jaké technologie se musí řídit ??? Řízení výroby tepla a chladu - kotelny - předávací stanice - regulace teploty topné vody - příprava teplé vody - výroba chladné vody Řízení spotřeby energií - řízení větrání (vzduchotechnické strojovny) - IRC regulace – individuální řízení místností - spotřeba elektřiny

Řízení výroby tepla a chladu Kotelny Kotelny - vyrábí teplo spalováním v místě, pracují s plynným palivem kotelny III. kategorie - kotelny se součtem jmenovitých tepelných výkonů do 0,5 MW kotelny II. kategorie - kotelny se součtem jmenovitých výkonů kotlů nad 0,5 MW do 3,5 MW kotelny I. kategorie - kotelny se součtem jmenovitých tepelných výkonů kotlů nad 3,5 MW. Kotle mají vlastní regulaci spalování, řídí se výkon kotelny resp. teplota výstupní vody z kaskády kotlů Důraz na zabezpečení kotelny – únik plynu I. a II.stupně, kontrola hořáků Řídicí systém vypočte požadovanou teplotu výstupní vody z kaskády kotlů a předá požadavek nejčastěji signálem 0-10V Elektronika kotlů zajistí dosažení požadované teploty

Řízení výroby tepla a chladu Předávací stanice Předávací stanice - nevyrábí teplo, pouze jej předávají s pozměněnými vlastnostmi (teplota, tlak) - v budovách, ale nejčastěji v systémech CZT (centrální zásobování teplem) Předávací stanice – tlakově závislé tj. sekundární okruh není oddělen od primárního Výměníkové stanice – tlakově nezávislé, okruhy oddělené výměníkem Reguluje se teplota topné vody do systému vytápění a teplota vody pro ohřev teplé vody (TUV) případně teplota vody pro ohřev vzduchu ve VZT.

Řízení výroby tepla a chladu Regulace teploty topné vody Ekvitermní regulace - regulace teploty v místnosti spočívá v nastavení teploty topné vody (neboli v regulaci zdroje tepla) v závislosti na venkovní teplotě Řídicí systém TRONIC 2000 Měřič tepla dodavatel Měřič tepla odběratel

Ekvitermní regulace s útlumem Řízení výroby tepla a chladu Regulace teploty topné vody Ekvitermní regulace s útlumem Ekvitermní regulace s denním a nočním útlumem Ekvitermní regulace bez útlumu

Příprava teplé vody Řízení výroby tepla a chladu Příprava teplé vody příprava v zásobníku nebo rychloohřevem čím menší teplota tím menší ztráty na výtoku >= 46°C Zapnutá dopředná vazba Vypnutá dopředná vazba

Řízení výroby tepla a chladu Výroba chladné vody Strojovny chladu - zdrojem chladné vody jsou tzv. chillery - slouží k ochla­zení vody nebo vod­ních směsí v uza­vře­ném i v ote­vře­ném okruhu - v okruhu instalovány tzv. fancoily (chladí, chladí/topí – dvou/třítrubková soustava) viz IRC - regulace/řízení velmi podobně topné vodě – důležitá stabilita teploty v okruhu

Řízení spotřeby energií Větrání – vzduchotechnické jednotky Řízení vzduchotechniky Jedna z nejsložitějších regulačních úloh pří řízení HVAC Základní úkol regulace/řízení - zajistit dostatečnou výměnu vzduchu ve vnitřním prostředí - zajistit požadovanou teplotu přiváděného vzduchu (ohřev, chlazení) - zajistit nepřekročení koncentrace CO2 ve vnitřním prostředí - zajistit správnou vlhkost vzduchu - zajistit maximální zpětné využití tepla z odváděného vzduchu (rekuperace, freecooling)

Řízení spotřeby energií Větrání – vzduchotechnické jednotky Řízení kvality vzduchu - koncentrace CO2 (oxid uhličitý) - měří se v [ppm] počet v milionu - prakticky jasná veličina, na kterou lze regulovat < 1200ppm-OK 1500ppm-max. !!! > 1500ppm-únava > 2500ppm-ospalost > 5000ppm-pryč

Řízení spotřeby energií IRC regulace IRC regulace – individuální řízení místností - regulace tepelné pohody v místnosti – nejčastěji hotely, administrativní budovy - zajištění ekonomického provozu komfort – uživatel si ladí/nastavuje tepelnou pohodu sám (přítomen) standby – regulace v širokém pásmu (>28°C chladit, <20°C topit) economy – regulace ve velmi širokém pásmu (>32°C chladit, <15°C topit) Řídí se: elektrotermická hlavice na radiátoru dvou nebo třícestné ventily topení a chlazení na fan-coilu

IRC vizualizace, spolupráce s rezervačními systémy Řízení spotřeby energií IRC regulace IRC vizualizace, spolupráce s rezervačními systémy Provoz místností může být řízen od: recepční systém docházkový systém tabulka útlumů pohybové čidlo Blokace chlazení/topení - otevřené okno

Řízení spotřeby energií Spotřeba elektřiny Řízení spotřeby elektrické energie – čtvrthodinová maxima - především ekonomicky významná regulační úloha - měří se čtvrthodinový výkon, porovnává se zasmluvněným a probíhá automatické odpojování (vypínání) spotřebičů/zátěží v předem zadaném pořadí - dovoluje smlouvat a kontrolovat optimální sjednaný výkon

Měří se a bilancuje spotřeba tepla, elektřiny, vody, plynu a vzduchu Měření a řízení spotřeby energií Měření spotřeby energií Měří se a bilancuje spotřeba tepla, elektřiny, vody, plynu a vzduchu Měření a bilancování spotřeby umožňuje sjednávání optimálního odběru

Integrace autonomně řízených technologií do nadřazeného systému Komunikace Základní komunikační rozhraní a protokoly Elektrická rozhraní - sériová linka RS232/RS422 a sériová sběrnice RS485 - CAN - LON - Ethernet Datové protokoly - ModBus RTU (RS232, RS422, RS485) - CAN Open - ModBus TCP (Ethernet) - BACNet IP (Ethernet) Zvláštní postavení MBUS, KNX, OpenTherm - vlastní rozhraní a protokol zároveň Zásadní neochota velkých nadnárodních firem používat standardizované komunikace a uvolnit komunikační protokoly byla a je překážkou integrace technologií. Především MBus zažívá vzestup a stává se standardem pro komunikaci měřičů energií!!!

Integrace autonomně řízených technologií do nadřazeného systému Internet Využití Internetu pro vzdálené sledování/velení Internet umožnil budování vzdálených dispečinků a možnost implementace web serverů nebo web stránek zpřístupněných počítači, tablety, telefony. Vzdálené sledování/řízení technologie vytlačuje klasické lokální operátorské pracoviště.

Provozování kotelen a VS pomocí WEB rozhraní Integrace autonomně řízených technologií do nadřazeného systému Internet Provozování kotelen a VS pomocí WEB rozhraní www.vizleda.com uživatel: letenska heslo: letenska

Vizualizační software - VIZLEDA Integrace autonomně řízených technologií do nadřazeného systému Dispečerská pracoviště Vizualizační software - VIZLEDA

Vliv kvality regulace a řízení na velikost úspor Integrace autonomně řízených technologií do nadřazeného systému Dispečerská pracoviště Vliv kvality regulace a řízení na velikost úspor

Ukázky zajímavých aplikací Reference BIOCEV – Biotechnologické a biomedicínské centrum AV a UK ve Vestci u Prahy Otázka: Jak zajistit, aby čistý vzduch v laboratoři nebyl kontaminován okolním prostředím?

Ukázky zajímavých aplikací Reference MFF UK – Vytápění a chlazení objektů Ke Karlovu 3 a 5 pomocí tepla ze zemních vrtů, tepelných čerpadel a zpětného získání tepla - zajímavé co do složitosti technologie a řízení