Автоматизация приточно-вытяжной вентиляции в загородном доме

Источниками тепла для системы вентиляции являются:

1. Солнечный коллектор
2. Теплообменник грунтового коллектора (ВВТГК)
3. Электрический догреватель
4. Рекуператор

В соответствии со схемой движения воздуха требуется иметь информацию о температуре в следующих точках:

1. В точке забора воздуха — перед первым (грунтовым) теплоомбенником
2. После теплообменника в ВВТГК — температура подача воздуха в солнечный коллектор
3. В верхней части солнечного коллектора 2 датчика на выходе воздуха из каждой секции СК
4. На воздуховоде от СК перед ответвлением на летний теплоомбенник — для замера общей температуры после солнечных коллекторов
5. На заборе воздуха в солнечный коллектор из чердака
6. На выходе  теплообменника ВВТСК (солнечного коллектора) для управления летним режимом работы СК
7. На входе и на выходе рекуператора — 4 точки: вход свежего воздуха, выход свежего воздуха, вход и выход вытяжного воздуха
8. На выходе электрического догревателя. Входная температура также будет давать информацию о подаче теплого воздуха из камина.
9. Температуры воздуха в контрольных точках 1 и 2 этажа (сколько их нужно?)

Всего получается 12 датчиков + еще как минимум 4 для замера температуры в комнатах.

Алгоритм работы клапанов

Предполагаются следующие условия для открытия/закрытия клапанов

1. Клапана 1-2-3. Сравниваются температуры 1) воздуха после ВВТГК Т_вх1 2) воздуха в солнечных коллекторах Т_ск1 Т_ск2 3) воздуха в помещениях Т_пм1-4. Если температура воздуха в помещении менее 22-24 градусов, и температура Т_ск1 Т_ск2 больше температуры Т_вх1 на ΔТ (например, 7 градусов), то клапаны 1-2-3 переходят в позицию СК (1 закрыт, 2-3 открыты). В противном случае клапаны 1-2-3 в позиции байпас (1 открыт, 2-3 закрыты).
2. Клапан 4 (байпас рекуператора). Открывается при одном из следующих условий:
   1. Температура на выходе вытяжки из рекуператора Т_рквыт2  менее градусов 5 (?) для предотвращения обмерзания пластин рекуператора
   2. Температура на входе вытяжки до рекуператора Т_рквыт1 меньше, чем температура подаваемого воздуха Т_ркпод1. Т.е. если температура воздуха из солнечного коллектора больше, чем температура воздуха из помещения, чтобы не охлаждать подаваемый от СК воздух вытяжным из помещений. При условии, если требуется нагрев помещения, конечно, т.е. в помещениях менее 25°С.
3. Клапан 5 (подача воздуха на 1 этаж). Прикрывается только ночью для экономии энергии на подогрев свежего воздуха, подаваемого на 1 этаж при условии, если на 1 этаже никто не спит. При закрытии этого клапана свежий подогретый воздух подается только на 2 этаж. Днем, особенно при нагреве воздуха СК — открыт, для подачи прогретого воздуха на оба этажа. Таким образом, сравниваются температуры датчиков Т_ск1 Т_ск2, температура в помещении Т_пм1-4 и время суток.
   Другой вариант управления этим клапаном — управление по уровню CO₂ в помещениях 1 этажа. При превышении уровня — клапан открывается. Если уровень в норме — закрыт. В этом случае нужно определять, нужен ли нагрев от СК помещений 1 этажа, если нужен — открыть, если из СК идет теплый воздух и 1 этаж нужно греть.

Управление скоростью работы вентилятора подачи свежего воздуха — по уровню CO₂ в помещениях 1 или 2 этажа?

При отсутствии людей в помещении подачу воздуха нужно отключать. Если отключена подача, то нужно отключать и вытяжку.

Зимний режим работы

В зимнем режиме автоматика должна управлять следующими процессами:

1. Циркуляция теплоносителя через ВВТГК. Циркуляция должна включаться, если температура входного воздуха ниже температуры теплоносителя из грунтового коллектора (в начале зимы около 15°С, к окончанию холодного периода может опускаться до 0°С)
2. Управление системой клапанов 1-2-3 для переключения подачи воздуха через СК или байпас. Клапана на 220В, положения открыто/закрыто
3. Управление скоростью вращения приточного вентилятора — в зависимости от времени суток и от температур в помещениях и подаваемого в них свежего воздуха.
4. Наверное, соответственно нужно управлять скоростью вращения вытяжного вентилятора — в зависимости от скорости вращения приточного вентилятора, плюс учитывать вытяжку при работе кухонного и душевого вентиляторов.
5. Управление работой электрического нагревателя (поддержание температуры) и задержка выключения приточного вентилятора после отключения нагревателя.
6. Управление работой байпаса рекуператора. Возможно ситуация, когда температура воздуха из СК будет выше, чем температура выходящего воздуха. Чтобы воздух из СК не охлаждался в рекуператоре выходящим воздухом, при таком условии нужно открывать клапан байпаса рекуператора.
7. Также, клапан байпаса рекуператора также должен открываться для размораживания рекуператора в морозную погоду. Есть надежда, что вероятность замораживания мала, т.к. воздух будет частично нагреваться в ВВТГК. Но в алгоритме нужно предусмотреть такую возможность
8. Управление клапаном подачи свежего воздуха на первый этаж. Клапан электрический, стоит на подающем воздуховоде на первый этаж
9. Управление вытяжной вентиляцией — 3 вентилятора:
   • основной, должен работать в автоматическом режиме в соответствии с балансом притока и общей вытяжки
   • вентилятор кухонной вытяжки — включается вручную при приготовлении пищи.
   • вентилятор вытяжки из парилки — включается вручную при приеме душа или при необходимости проветрить парилку

Задание на автоматизацию системы вентиляции

В доме установлена приточно-вытяжная вентиляция с рекуператором и воздушным солнечным коллектором.
Необходимо автоматизировать вентиляцию — выбрать и установить контроллер, установить датчики температуры и влажности (отопление в доме теплыми полами и теплыми стенами, охлаждение — теплыми стенами с циркуляцией теплоносителя через геотермальный контур).

В системе 5 вентиляторов (1 приточный, 3 вытяжных и 1 для воздушного солнечного коллектора), 5 клапанов (3 для переключения солнечного коллектора, 1 байпас рекуператора, 1 на подаче воздуха на 1 этаж), 2 ручных шибера для летнего режима солнечного коллектора, электронагреватель 2,2 кВт (догрев приточного воздуха).

Нужно предложить и согласовать алгоритм управления вентиляцией.