Xây dựng mô hình hệ thống HVAC điều khiển bằng BMS chương 1

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM - NGUYỄN ANH TUẤN XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG HVAC ĐIỀU KHIỂN BẰNG BMS LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số ngành: 60 52 02 02 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2013 Chương MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Trên giới, hệ thống thông minh, tự động điều khiển áp dụng công trình xây dựng công nghiệp, dân dụng từ sớm cho thấy đóng góp quan trọng phủ nhận Các hệ thống kỹ thuật tự động gọi chung hệ thống quản lý tòa nhà (BMS – Building Management System) Một hệ thống tự động hoàn chỉnh cung cấp cho công trình giải pháp điều khiển, quản lý điều kiện làm việc thiết bị động điện, nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông không khí, chiếu sáng, hệ thống an ninh, báo cháy, quản lý hệ thống thiết bị kỹ thuật, tiết kiệm lượng tiêu thụ cho công trình, thân thiện với môi trường Bên cạnh đó, hệ thống điều hòa, thông gió (HVAC), hệ thống lạnh trung tâm làm lạnh nước (Water Chiller) thiếu tòa nhà cao tầng khả làm lạnh với hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí Ở Việt Nam, năm gần không khó để nhận đóng góp hệ thống tự động công trình công nghiệp dân dụng Những khái niệm quản lý tòa nhà, tiết kiệm lượng công trình, bảo vệ môi trường… không mẻ Tuy nhiên, mức độ áp dụng hệ thống nói chung có giới hạn, chưa thực sâu rộng Điều thay đổi nhanh chóng năm tới đây, nhịp độ xây dựng công trình đại ngày cao, hệ thống tự động hóa tòa nhà ngày có lực độ tin cậy lớn hơn, lợi ích việc áp dụng hệ thống ngày rõ nét Luận văn này, sâu vào nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển hệ thống HVAC BMS dựa khả tự lập trình điều khiển vi điều khiển pic 18f4550 với ngôn ngữ lập trình MikroC Delphi, với tính tương tự BMS hãng Siemens, Honeywell, Yamatake, Kết nghiên cứu đưa cách nhìn tổng quát ứng dụng BMS việc điều khiển giám sát hệ thống tòa nhà công cụ hữu ích cho sinh viên học tập nghiên cứu BMS điều khiển hệ thống HVAC 1.2.Tính cấp thiết đề tài Vấn đề tiết kiệm lượng, thân thiện với môi trường tự động hóa điều khiển giám sát thiết bị sử dụng điện nói chung giải pháp hàng đầu nghiệp công nghiệp hóa đại hóa Việt Nam Do đó, luận văn đưa mô hình điều khiển hệ thống HVAC BMS đáp ứng yêu cầu điều khiển thực tế nêu Với phương pháp điều khiển BMS, người có khả giám sát thông số thiết bị nhiệt độ, CO2, tình trạng hoạt động cố máy móc từ hình máy tính trung tâm Từ đó, người ta đưa chế độ vận hành, điều khiển cách hợp lý với độ xác cao 1.3.Mục tiêu đề tài Đây phương pháp điều khiển giám sát thiết bị có khả tự động hóa cao Với khả yêu cầu tự động hóa ngày cao sản suất đời sống việc ứng dụng điều khiển BMS cần thiết Trong điều kiện nay, với nhịp độ xây dựng nhà cao tầng ngày phát triển Cho nên việc sử dụng hệ thống lạnh trung tâm, điều hòa không khí thông gió thiếu Do đó, giải pháp điều khiển, khả giám sát thiết bị, giám sát thông số hệ thống lạnh nghiên cứu luận văn Trong luận văn này, tập trung nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống HVAC, mô hình phần cứng BMS thiết lập giao diện phần mềm điều khiển từ hình máy tính hệ thống HVAC 1.4.Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống điều hòa, thông gió (HVAC) - Nghiên cứu mô hình phần cứng BMS - Nghiên cứu mô hình phần mềm điều khiển BMS - Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình MikroC, để lập trình cho phần cứng BMS - Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình Delphi, để lập trình phần mềm điều khiển BMS - Nghiên cứu chuẩn truyền thông thông dụng RS-232, RS-485 - Nghiên cứu loại cảm biến nhiệt độ, cảm biến CO2, van điện từ - Đánh giá hiệu mô hình HVAC điều khiển BMS 1.5.Phương pháp luận - Luận văn tài liệu tham khảo có giá trị cho quan tâm, nghiên cứu đến hệ thống điều hòa, thông gió hệ thống điều khiển BMS - Đây phương pháp điều khiển giám sát thiết bị có khả tự động hóa cao Với khả yêu cầu tự động hóa ngày cao sản suất đời sống việc ứng dụng điều khiển BMS cần thiết - Luận văn cung cấp mô hình điều khiển hệ thống điều hòa, thông gió BMS ứng dụng thực tiễn 1.6.Phương pháp nghiên cứu - Thu thập đọc hiểu tài liệu liên quan từ cán hướng dẫn, sách, báo internet.v.v… - Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống điều hòa, thông gió - Nghiên cứu phần mềm MikroC Delphi - Nghiên cứu phần cứng phần mềm điều khiển BMS số hãng giới - Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống điều hòa, thông gió BMS - Lập trình phần mềm, kết nối phần cứng chạy thử - Đánh giá hiệu việc điều khiển hệ thống điều hòa, thông gió BMS 1.7.Tình hình nghiên cứu giới Hệ thống HVAC (heating, ventilating air conditioning) hệ thống quan trọng trọng hệ BMS Nó hệ thống điều hòa không khí, thông gió tòa nhà Hệ thống HVAC chia làm hai mảng là: Điều hòa thông gió Hệ thống điều hòa thông thường giới chia thành hai hệ thống: Hệ thống điều hòa sử dụng máy lạnh Chiller hệ thống điều hòa bán trung tâm VRV Hệ thống điều hòa điều khiển phòng điều hành trung tâm thông qua hình hiển thị thông số Để kiểm soát nhiệt độ độ ẩm khu vực, tất khu vực làm mát máy điều hòa không khí, khu công cộng, phòng máy lắp đặt cảm biến nhiệt độ độ ẩm không khí phòng, điều cho phép quản lý nhiệt độ toàn khu vực tòa nhà Việc điều khiển điều hòa dựa nguyên tắc hoạt động nó, quy trình thực sau: - Duy trì môi trường sạch: Các lọc giúp hệ thống trì chất lượng không khí, lọc bụi bẩn không khí đưa đến đầu vào điều hòa - Điều chỉnh nhiệt độ, làm mát, hút ẩm: Máy điều hòa vận hành để thực việc gia công khí, nhận biết tín hiệu nhiệt độ khí, độ ẩm phòng, sau không khí qua giàn trao đổi nhiệt hệ thống tự động điều khiển nhiệt độ, độ ẩm thông qua việc đóng mở van - Điều chỉnh nồng độ khí CO2 : việc làm không khí, dựa vào lọc khí chưa đủ, môi trường hoạt động người máy móc sản sinh nguồn khí thải CO2 Khi nồng độ khí khu vực tăng cao, người cảm thấy mệt mỏi khó chịu, suất lao động giảm Để quản lý chất lượng không khí, máy điều hòa lắp cảm biến nồng độ khí CO2 đường ống gió hồi lắp đặt phòng máy điều hòa chịu trách nhiệm xử lý không khí Tín hiệu cảm biến nồng độ CO2 khu vực cụ thể xử lý điều chỉnh phù hợp thông qua việc đóng mở van trộn khí tươi Tất thông tin chế độ hoạt động, tình trạng thiết bị trình vận hành cập nhật tới máy tính điều khiển, thông tin lưu giữ để sử dụng lâu dài *KẾT LUẬN: Hệ thống điều hòa, thông khí định trực tiếp đến môi trường sống, hoạt động tòa nhà Vì thế, hệ thống điều hòa thông gió mối quan tâm chủ đầu tư chất lượng hệ thống, giá thành… 1.8.Tình hình nghiên cứu nước Ở Việt Nam ngày nay, việc xây dựng tòa nhà cao tầng làm công sở, trung tâm thương mại, khách sạn,… ngày trở nên phổ biến Chúng trở nên đại, tiện nghi để phục vụ yêu cầu ngày cao người Giải pháp kết hợp hệ thống thiết bị điện tử sử dụng tòa nhà với công nghệ tự động hóa nhằm đem lại khả tự hoạt động hệ thống như: hệ thống điều hòa, thông gió, hệ thống chiếu sáng, hệ thống báo cháy, camera,… không điều mẽ Tuy nhiên, vấn đề sống giải pháp lại nằm chỗ quản lý chung hệ thống thống Các hệ thống tự động hóa tòa nhà (BMS- Building Management System) đời để giải toán Nhiệm vụ hệ thống BMS điều khiển, giám sát, quản lý thiết bị cơ, điện tòa nhà cao tầng, giúp cho việc vận hành, bảo dưỡng quản lý tòa nhà cách thuận tiện, an toàn tiết kiệm Hệ thống MBS phát triển dựa kiến trúc hệ điều khiển phân tán với điều khiển số trực tiếp (DDC- Direct Digital Controler) kết nối với hệ thống mạng tầng, điều khiển, định tuyết cấp cao liên kết DDC với hệ thống mạng tòa nhà 1.9.Nội dung luận văn Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan hệ thống BMS (Building Management System) Chương 3: Tổng quan hệ thống điều hòa, thông gió (HVAC) Chương 4: Các chuẩn truyền thông cảm biến thông dụng Chương 5: Ngôn ngữ lập trình Chương 6: Xây dựng mô hình điều khiển HVAC BMS Chương 7: Kết luận hướng nghiên cứu phát triển ... văn Nội dung luận văn gồm chương: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan hệ thống BMS (Building Management System) Chương 3: Tổng quan hệ thống điều hòa, thông gió (HVAC) Chương 4: Các chuẩn truyền... (HVAC) Chương 4: Các chuẩn truyền thông cảm biến thông dụng Chương 5: Ngôn ngữ lập trình Chương 6: Xây dựng mô hình điều khiển HVAC BMS Chương 7: Kết luận hướng nghiên cứu phát triển ...2 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2013 Chương MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Trên giới, hệ thống thông minh, tự động điều khiển áp dụng công trình