Система управления индивидуальным тепловым пунктом многоквартирного жилого дома

Введение

С увеличением числа автоматизированных систем управления (АСУ) в обслуживаемых домах в настоящее время наблюдается тенденция всё более широкого использования систем дистанционного диспетчерского управления инженерными системами зданий. Этот подход позволяет избежать крупных аварий благодаря своевременным действиям обслуживающего персонала. Необходимо отметить, что одним из недостатков существующих систем дистанционного диспетчерского управления является большое время реагирования. Описываемая в статье система позволяет диспетчеру непрерывно контролировать состояние систем отопления и горячего водоснабжения в многоквартирном жилом доме и оперативно реагировать в аварийной ситуации.

Инициатором создания системы стала управляющая компания ЗАО «ЖК Металлург-3» (г. Череповец), занимающаяся сервисным обслуживанием многоквартирного дома, с целью снижения экс­-плуатационных затрат и внедрения технологий «Умный дом». Авторы проекта – специалисты ООО «Смарт Системс» и ООО «Симатис».

Задачи проекта и пути решения

Главной задачей создаваемой системы автоматизированного управления индивидуальным тепловым пунктом многоквартирного жилого дома было снижение эксплуатационных затрат за счёт обеспечения автоматизированного управления механизмами индивидуального теплового пункта. Важными задачами были снижение эксплуатационных затрат за счёт обеспечения дистанционного контроля состояния оборудования и управления механизмами установки, а также повышение энергоэффективности работы индивидуального теплового пункта путём регулирования температуры теплоносителя отопления и подогрева горячей воды. В конечном итоге все эти меры должны были обеспечить непрерывный контроль за состоянием систем отопления и горячего водоснабжения.

Разработанный индивидуальный тепловой пункт имеет в своём составе 2 контура регулирования:

Каждый контур снабжён одним циркуляционным насосом и одним клапаном, регулирующим расход воды. Для каждого контура управляющей переменной является значение температуры воды непосредственно в системах отопления и подогрева горячей воды. В качестве датчиков, измеряющих температуру воды, используются погружные датчики температуры LG-Ni QAE2122.010 (Siemens). Система осуществляет регулирование по темпера­туре воздуха на улице. С этой целью на северном фасаде здания установлен датчик наружной температуры LG-Ni QAE2122.010 (Siemens).

Для диагностирования протечек и прорывов в трубопроводах контуры отопления и горячего водоснабжения оборудованы датчиками давления. Вся информация с датчиков, а также данные о состоянии насосов и регулирующих клапанов передаются на пульт диспетчерского уп­равления, расположенный в соседнем микрорайоне. Перед разработчиками ставилась задача создать систему, которая позволит наблюдать за состоянием систем отопления и горячего водоснабжения и предупреждать обслуживающий персонал об авариях. Для этого необходимо было получать результаты измерения температуры воздуха на улице, температуры теплоносителя контура отопления и контура горячего водоснабжения. Требовалось обеспечить измерения давления в контрольных точках с целью диагностики состояния трубопроводов и управление расходом теплоносителя через теплообменник. Было реализовано условие создания необходимой циркуляции теплоносителя системы отопления и системы горячего водоснабжения через теплообменник. В ходе разработки необходимо было решить задачи по защите от замерзания и по передаче информации в диспетчерскую службу.

Архитектура системы и используемые программно-аппаратные средства

Исходя из поставленных задач, был выбран вариант решения на базе промышленных контроллеров Сlimatix POL638.00 STD Siemens и программного обеспечения для диспетчеризации DESIGO INSIGHT фирмы Siemens. Для объединения в проекте программной и аппаратной частей был использован стандартный открытый интерфейс данных BACnet (Buil­ding Automation and Control Network), который применяется для сети уровня автоматизации и уровня управления. Преимуществами решения на базе выбранных контроллеров являются возможность объектно-ориентированного программирования с использованием программного обеспечения SARPO, универсальность входов/выходов, возможности использования пассивных чувствительных элементов и расширения при помощи локальных или удалённых модулей.

SCADA-система DESIGO INSIGHT базируется на использовании инновационной Web-технологии, высокопроизводительных баз данных и открытой коммуникации. Масштабируемая архитектура с высокой степенью энергоэффективности, прозрачности и оптимизации работы позволяет использовать это программное обеспечение в различных приложениях. Также положительными факторами являются маршрутизация тревожных сообщений, изменение расписаний работы и регистрация трендов.

DESIGO поддерживает открытые коммуникационные протоколы, что облегчает объединение разнообразного оборудования, обслуживающего здания, на базе стандартных открытых интерфейсов данных:

Преимуществом использования вы­бранного программного обеспечения является также обширная библиотека приложений, позволяющая удовлетворить требованиям энергоэффективности в соответствии с европейским стандартом EN 15232.

Например, при использовании этих приложений в офисных зданиях возможна экономия до 30% энергоресурсов.

В станции управления DESIGO INSIGHT используются графические мнемосхемы для простого изображения сложных процессов. Режим работы всех систем, обслуживающих здания, можно легко оптимизировать таким образом, чтобы управлять ими с минимальным энергопотреблением. Структурная схема системы управления индивидуальным тепловым пунктом многоквартирного жилого дома представлена на рис. 1.

Описание функционирования системы

Для разработанной системы управления индивидуальным тепловым пунктом многоквартирного жилого дома определены следующие два режима функционирования: нормальный и аварийный.

Нормальный режим является основным режимом функционирования системы.

В нормальном режиме технические средства обеспечивают возможность непрерывной работы системы, исправно работает оборудование, составляющее комплекс технических средств. Для обеспечения нормального режима функционирования системы необходимо выполнять требования и выдерживать условия эксплуатации комплекса технических средств, указанные в соответствующих документах (техническая документация, инструкции по эксплуатации и т.д.).

Аварийный режим функционирования системы характеризуется отказом одного или нескольких компонентов технического обеспечения. В случае перехода системы в предаварийный режим необходимо выключить оборудование. По­сле этого требуется выполнить комплекс мероприятий по устранению причины перехода системы в аварийный режим.

На рис. 2 показано оборудование индивидуального теплового пункта (полевой уровень). 

На рис. 3 представлен внеш­ний вид типового щита управления индивидуальным тепловым пунктом многоквартирного жилого дома.

SCADA-система обеспечивает следующие возможности:

Основные особенности проекта

Главной отличительной особенностью проекта является реализация уровня диспетчерского управления на базе прог­раммного обеспечения DESIGO INSIGHT. Применение этого продукта открывает широкие возможности по дальнейшему развитию разработанной системы, связанные с присоединением локальных систем управления инженерными системами зданий. Удобный и доступный интерфейс позволяет анализировать работу полевого оборудования и системы управления, а также оперативно управлять режимами установки. Для оценки ситуации не требуется выезд ремонтной бригады на объект, все решения по управлению режимами работы оборудования принимает диспетчер. Персонал, осуществляющий сервисное обслуживание, высвобождается от значительной части оперативной работы и концентрирует свои усилия на проведении профилактических регламентных работ, добиваясь таким образом повышения надёжности функционирования обслуживаемого оборудования.

Результаты реализации проекта

В результате выполнения проекта разработчикам и наладчикам системы удалось реализовать требования заказчика. Внедрённая система оказалась эффективной и работоспособной. За 6 месяцев эксплуатации системы отказов оборудования не наблюдалось, при этом удалось предотвратить три аварийные ситуации. Расход тепловой энергии на отопление и подогрев воды снизился на 24%. За период эксплуатации в случае аварийной ситуации обслуживающий персонал без выезда на объект, используя возможности системы диспетчеризации, выявлял аварийную работу установки и минимизировал потери от неправильной работы оборудования. Использование прогрессивной концепции «Умный дом» позволило снизить эксплуатационные расходы управляющей компании и обеспечить безаварийную работу систем отопления и горячего водоснабжения в многоквартирном доме. ●

E-mail: info.smart-systems@mail.ru