Магистерский диплом на тему Исследование автоматической системы управления кондиционирования и вентиляции административного здания

Содержание:

Список используемых сокращений 4
Введение 6
1. Анализ технологического процесса как объекта управления 9
1.1. Техническая характеристика объекта 9
1.2. Основные технологические функции управления системой кондиционирования и вентиляции 12
1.3. Классификация систем кондиционирования 14
1.4. Классификация систем вентиляции 17
2. Аппаратура технологического процесса 21
2.1. Датчики измеряемых параметров 21
2.2. Исполнительные механизмы 28
2.3. Система автоматического управления 38
3. Постановка и декомпозиция общей задачи управления технологическим процессом 42
3.1. Контроль и регистрация параметров 42
3.2. Оперативное и программное управление 48
3.3. Защитные функции и блокировки 51
4. Разработка принципиальных технических решений 54
4.1. Расчет и выбор элементов электропривода 54
4.2. Выбор параметров контроля 59
4.3. Выбор и расчет регулятора 67
4.4. Разработка и описание функциональной и электрической принципиальной схемы 78
Заключение 85
Список использованных литературных источников 87
Приложение 1 90

Введение:

Состояние здоровья человека, его работоспособность в значительной степени зависят от системы кондиционирования и вентиляции на рабочем месте. Не имея возможности эффективно влиять на протекающие климатообразующие процессы, люди располагают качественными системами управления факторами среды внутри рабочих помещений.
Микроклимат рабочих помещений – это климат внутренней среды данных помещений, который определяется совместно действующими на организм человека температурой, относительной влажностью и скоростью движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей.
Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, под метеорологическим условиям рабочей среды понимают сочетания температуры, относительной влажности, скорости движения и запыленности воздуха. Температура воздуха является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние системы кондиционирования и вентиляции. Скорость движения воздуха — это вектор усредненной скорости перемещения воздушных потоков под действием различных побуждающих сил. Для характеристики содержания влаги в воздухе используют понятия — абсолютная, максимальная и относительная влажность.
Факторы, влияющие на микроклимат, можно разделить на две группы:
— нерегулируемые (комплекс климатообразующих факторов данной местности);
— регулируемые (особенности и качество строительства зданий и сооружений, интенсивность теплового излучения от нагревательных приборов, кратность воздухообмена, количество людей в помещении и др.).
Параметры системы кондиционирования и вентиляции рабочей зоны напрямую влияют на психологическое и физическое состояние здоровья сотрудников. Именно поэтому тематика исследования и синтеза систем управления кондиционированием и вентиляцией рабочих помещений является в высшей степени актуальной.
Тема настоящей выпускной квалификационной работы – «Исследование автоматической системы кондиционирования и вентиляции административного здания».
Цель выпускной квалификационной работы – проведение исследования и разработки системы управления кондиционирования и вентиляции административного здания.
Исходя из цели работы, необходимо в процессе ее выполнения решить следующие задачи:
– произвести исследование технической характеристики объекта – исследуемого административного здания;
– исследовать основные технологические функции управления системой кондиционирования и вентиляции;
– произвести классификацию систем кондиционирования и вентиляции;
– произвести обоснованный выбор необходимых технических средств системы автоматизации: датчиков измеряемых параметров, исполнительных механизмов, системы автоматического управления;
– разработать решения по обеспечению контроля и регистрации параметров, оперативному и программному управлению, защитным функциям и блокировке;
– определить необходимые параметры контроля;
– произвести выбор и расчет регулятора;
– разработать и описать функциональную и электрическую принципиальную схемы.
Для решения данных задач необходимо произвести поиск доступных на рынке компонентов, необходимых для реализации проекта. Следует подобрать программную среду и изучить язык программирования для написания управляющей программы под выбранный микроконтроллер. Изучить государственные стандарты по составлению и оформлению принципиальных электрических схем.
В результате выполнения данной работы произведен расчет электрической принципиальной схемы, написан программный код и произведен выбор оптимальных компонентов к устройству.
Объект исследования настоящей выпускной квалификационной работы – система управления кондиционированием и вентиляцией административного здания.
Предмет исследования – поиск оптимальных технологических и технических решений в процессе разработки системы управления системы кондиционирования и вентиляции административного здания.
При написании выпускной квалификационной работы применены такие методы научного исследования, как изучение научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы, аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу анализ, применяемый в процессе выбора используемого оборудования и метод классификации. Практические методы, используемые в работе – наблюдение, сравнение.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы предполагается получить значительный объем теоретических и практических навыков по исследуемой тематике, которые будет необходимы в процессе дальнейшей трудовой деятельности по специальности.

Заключение:

В данной выпускной квалификационной работе разработана система управления кондиционированием и вентиляцией в административном здании.
Система контролирует температуру, влажность и регулирует их в соответствии с заданными параметрами. Все параметры отображаются на дисплее и при необходимости могут передаваться на ПК для обработки и хранения.
В ходе выполнения данной работы изучена специальная литература, описывающая работу устройств по измерению, поддержанию и регулированию параметров системы кондиционирования и вентиляции в административном помещении. Рассмотрены доступные на рынке устройства, подходящие под заданное помещение.
Получены практические навыки работы с программами для моделирования и проектирования электронных схем, с микроконтроллером и периферийными электронными компонентами.
Разработан алгоритм работы программы микроконтроллера, по которому была написана программа, позволяющая управлять внешними устройствами по регулированию параметров системы кондиционирования и вентиляции.
По завершению работы получены следующие результаты:
— произведен литературный обзор исследуемой тематики;
— произведен анализ существующих приборов и машин для поддержания параметров микроклимата помещений административных зданий, их принципов работы, технических характеристик и применимости к исследуемому административному зданию;
— произведен подбор электронных датчиков, с учетом их технических параметров, стоимости и надежности;
— произведен выбор необходимого микроконтроллера и разработана управляющая программа;
— разработана принципиальная электрическая схема устройства;
— произведено исследование вопросов организации производственной и экологической безопасности.
По завершению написания выпускной квалификационной работы необходимо отметить, что все поставленные задачи выполнены, цель работы в полной мере достигнута.

Фрагмент текста работы:

1. Анализ технологического процесса как объекта управления
1.1. Техническая характеристика объекта

Объектом, для которого разрабатывается автоматическая система кондиционирования и вентиляции является типовое административное здание.
Исследуемый объект – отдельно стоящее здание. Технические решения при строительстве соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм. Рельеф прилегающего земельного участка ровный, без перепадов высот. Для подъезда пожарной техники площадка доступна в любое время года.
Основные технико-экономические показатели исследуемого здания приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные технико-экономические показатели административного здания
Наименование показателей Единица
измерения Количество
Количество надземных этажей здания этаж 4
Площадь застройки м2 4582,77
Строительный объем м3 52256,4
Класс функциональной пожарной
опасности класс Ф3.1, Ф3.2, Ф5.1, Ф5.2
Степень огнестойкости степень II
Класс конструктивной пожарной
опасности класс С0

Внутренние стены и перегородки здания выполнены из кирпича на цементнопесочном растворе марки 50.
Строительные, отделочные и теплоизоляционные материалы, оборудование противопожарных систем, имеют сертификаты соответствия и пожарной безопасности [27].
Параметры системы кондиционирования и вентиляции в помещениях общественного назначения приняты в соответствии с ГОСТ [28]:
— температура + 18 ºС;
— относительная влажность – 40–60 %.
Вентиляция в помещениях — естественная с механическим побуждением. Для нее используются существующие каналы во внутренних несущих стенах.
Система отопления – с обратным контуром. Теплоноситель – горячая вода с температурой на входе – 95 °C и на выходе – 70 °C. Для обеспечения нужд отопления здания имеется газифицированная. Отопительные приборы — радиаторы М 140 — АО и регистры из гладких стальных труб Д = 100 мм. Все подводки к приборам Д = 20 мм, диаметры магистральных и замыкающих участков Д = 25 мм.
Искусственное освещение создается лампами дневного света, которые группируются по четыре и закреплены на потолках. Здание оборудовано внутренним противопожарным водопроводом, пожарной сигнализацией и системой оповещения о пожаре.
Наружное пожаротушение осуществляется от существующих пожарных гидрантов, находящихся в непосредственной близости от здания Расход воды на наружное пожаротушение не менее 10 л/с. Разрешается курить только в отведенных для курения местах, не разрешается пользоваться в помещениях личными электронагревательными приборами.
Описание исследуемого административного здания приведено в таблице 1.2.