Xây dựng mô hình hệ thống HVAC điều khiển bằng BMS chương 6 XAY DUNG MO HINH HVAC DK BMS new

Kết quả mô phỏng đạt được của mô hình hệ thống HVACMô hình hệ thống HVAC có thể cài đặt nhiệt độ, hiển thị nhiệt độ, CO2 vàchọn các trạng thái điều khiển hệ thống “ON”, “OFF”, “AUTO” từ

Chương 6 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN

SV 1-1 đến SV 1-6: Dùng để nạp cho vi điều điển PIC 18f4550

PIC 18f4550: vi điều khiển dùng để xử lý lệnh

JP1: Jack xuất tín hiệu điều khiển Cooling Fan, Chiller Water Pump, Cooling WaterPump, Chiller, FCU

JP2: Jack xuất tín hiệu điều khiển Lighting, Damper và báo trạng thái FCU, Chiller water pump, Cooling water pump và Chiller

6.1.3 Thiết kế sơ đồ mạch hồi tiếp tín hiệu

6.2.2 Thiết kế mạch điều khiển

Mạch điều khiển BMS

Hình 6.11: Sơ đồ mạch điều khiển

6.3 Xây dựng mô hình hệ thống HVAC

6.3.1 Hình ảnh mô hình

6.3.2 Thiết bị trong mô hình hệ thống HVAC

 Máy nén làm lạnh (ký hiệu là “CHL” như trong phần mềm điều khiển)

 Bồn chứa nước giải nhiệt dàn nóng

Bồn chứa nước làm lạnhQuạt dàn lạnhNơi cấp lạnh Tháp giải nhiệt Quạt giải nhiệt

Bảng điều khiển

(ký hiệu là “FCU” như trong phần mềm điều khiển)

 Tháp giải nhiệt và quạt tháp giải nhiệt: dùng để giải nhiệt cho dàn nóng của máynén làm lạnh (ký hiệu là “CT” như trong phần mềm điều khiển)

 Cảm biến CO2 và cửa lấy gió dùng để điều hòa lượng không khí thích hợptrong phòng

 Các cảm biến nhiệt độ được gắn trên đường ống để báo trạng thái nhiệt độ đi vàvề

 Các rơ le dùng để đóng, mở các bơm và các nút nhất điều khiển

6.3.3 Mục đích của mô hình hệ thống HVAC

Mô hình hệ thống HVAC phải đảm bảo các yêu cầu về điều hòa không khí

và thông gió, làm cho môi trường làm việc, sinh hoạt của con người không bị thiếuoxy và hàm lượng CO2 trong không khí nằm trong khoảng cho phép (từ 40ppm đến45ppm)

Mô hình hệ thống HVAC có thể điều khiển tự động hoặc không tự động,kiểm soát được nhiệt độ môi và tự động cấp gió từ ngoài vào nếu môi trường làmlạnh có hàm lượng CO2 lớn hơn 45ppm (tức 45 phân tử CO2 trên 1.000.000 phân

tử khí)

6.4 Lưu đồ giải thuật

6.4.1 Lưu đồ giải thuật kiểm tra giờ ON/OFF cho hệ thống Chiller

Hình 6.13: Lưu đồ giải thuật kiểm tra giờ ON/OFF của hệ thống Chiller

6.4.2 Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF Damper

Hình 6.14: Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF Damper

6.4.3 Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF đèn

Hình 6.15: Lưu đồ giải thuật kiểm tra ON/OFF đèn

6.5 Kết quả mô phỏng đạt được của mô hình hệ thống HVAC

Mô hình hệ thống HVAC có thể cài đặt nhiệt độ, hiển thị nhiệt độ, CO2 vàchọn các trạng thái điều khiển hệ thống “ON”, “OFF”, “AUTO” từ màn hình LCDtrên board

Mô hình hệ thống HVAC có thể kết nối với máy tính để điều khiển thôngqua phần mềm và giao diện được lập trình sẵn

Mô hình hệ thống HVAC có thể tự động chạy và tắt theo thời gian đã chọncủa người vận hành Tự động ngưng cấp lạnh khi môi trường làm lạnh đã đạt đếnnhiệt độ đặt trước

Các kết quả đạt được từ mô hình như sau:

 Điều khiển hệ thống Chiller System “AUTO”

Ta mở giao diện hệ thống chiller từ máy tính và mở MCB nguồn trên bảng điềukhiển đồng thời kết nối dây điều khiển từ bảng điều khiển đến máy tính như hìnhsau

Nhiệt độ nước lạnh, nước giải nhiệt và nhiệt độ phòng sẽ hiển thị trên màn hìnhLCD của board mạch và trên màn hình giao diện máy tính như hình dưới đây

Hình 6.16: Kết nối phần mềm với mô hình điều khiển hệ thống Chiller

Hình 6.17: Hiển thị nhiệt độ trên LCD board mạch

Hình 6.18: Hiển thị nhiệt độ trên giao diện màn hình Chiller System

Hiển thị nhiệt độ nước làm lạnh

Hiển thị nhiệt độ nước giải nhiệt

Chuyển công tắc trên bảng điều khiển sang “AUTO”

 Từ giao diện màn hình hệ thống chiller trên máy tính, ta cài đặt nhiệt độ và thờigian như sau

Bảng điều khiển công tắc chuyển sang “AUTO”

Hình 6.19: Chuyển công tắc trên bảng điều khiển sang “AUTO”

- Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh (như hình trên 100C), chú ý nhiệt độ cài đặt

nước làm lạnh của hệ thống phải nhỏ hơn nhiệt độ CHWS Temp tại thời đó

thì hệ thống mới tự động được

- Cài đặt nhiệt độ làm mát cho nước giải nhiệt (như hình sau là 260C), chú ý

nhiệt độ cài đặt làm mát nước phải nhỏ hơn nhiệt độ thực CWS Temp tại

thời điểm đó thì quạt Colling mới hoạt động

- Cài đặt thời gian mở hệ thống và thời gian tắt hệ thống (như hình sau thờigian mở hệ thống 8h0 và thời gian tắt hệ thống 23h0) Thời gian thực là12h27 (thời gian thực phài nằm trong khoảng Time ON và Time OFF thì hệthống mới tự động được)

 Từ giao diện màn hình máy tính ta chọn Chiller system “AUTO”

- Chiller (CHL): chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le máy nén làm lạnhsáng đèn)

Hình 6.20: Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh và nước giải nhiệt

Cài đặt nhiệt độ nước giải nhiệt

Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh

Cài đặt thời gian

“ON” và “OFF”

hệ thống

Thời gian thực

- Bơm nước lạnh (CHWP): chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le bơm nướclạnh sáng đèn)

- Bơm nước giải nhiệt (CWP): chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le bơmnước giải nhiệt sáng đèn)

- Quạt giải nhiệt nước (CT): chuyển sang “Auto” và Hoạt động (rơ le quạt giảinhiệt sáng đèn)

- FCU: chuyển sang “Auto” và hoạt động (rơ le quạt dàn lạnh sáng đèn)

Hình 6.21: Hệ thống Chiller hoạt động chế độ “AUTO”

Cài đặt nhiệt độ nước giải nhiệt

Cài đặt nhiệt độ nước làm lạnh

Hệ thống hoạt

động chế độ

“AUTO”

Thời gian thực

 Quan sát sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian

Nhiệt độ nước giải nhiệt thay đổi

Nhiệt độ nước làm lạnh thay đổiHình 6.22: nhiệt độ thay đổi theo thời gian (lần 1)

Hình 6.23: nhiệt độ thay đổi theo thời gian (lần 2)

Nhiệt độ nước thay đổi theo thời gian

Nhiệt độ nước lạnh thay đổi theo thời gian

 Khi nhiệt độ nước làm lạnh nhỏ hơn nhiệt độ cài đặt thì chiller “OFF”

Hình 6.24: Chiller “OFF” khi nhiệt độ làm lạnh nhỏ hơn nhiệt độ đặt

Nhiệt độ cài đặt Nhiệt độ

làm lạnh

Trạng thái chiller “OFF”

Rơ le Chiller

“OFF”

 Khi nhiệt độ nước giải nhiệt nhỏ hơn nhiệt độ đặt thì quạt giải nhiệt “OFF”

 Điều khiển hệ thống Chiller System “ON”

- Từ giao diện màn hình máy tính Chiller System “AUTO”chuyển sang “ON”.Nếu Chiller (CHL), Bơm mước lạnh (CHWP), Bơm nước giải nhiệt (CWP),Quạt giải nhiệt nước (CT) ban đầu ở trang thái “AUTO” thì khi chuyểnChiller System sang “ON” vẫn hoạt động bình thường Nhưng không tự độngtắt mở theo thời gian “Time ON” và thời gian tắt “Time OFF” và cũng khôngHình 6.25: Quạt giải nhiệt “OFF” khi nhiệt độ nước nhỏ hơn nhiệt độ đặt

Nhiệt độ đặt

Nhiệt độ nước giải nhiệt

Rơ le quạt giải

nhiệt “OFF”

tắt theo nhiệt độ khi nhiệt độ tại thời điểm đó nhỏ hơn nhiệt độ cài đặt, màtrạng thái nhiệt độ thay đổi tại mọi thời điểm vẫn hiển thị

- Từ giao diện màn hình máy tính Chiller System “OFF”chuyển sang

“ON”.Nếu Chiller (CHL), Bơm mước lạnh (CHWP), Bơm nước giải nhiệt(CWP), Quạt giải nhiệt nước (CT) ban đầu ở trạng thái “OFF” khi ta chuyểnChiller Systen sang “ON” thì ta phải mơ “ON” từng thiết bị và không tựđộng mở theo thời gian “Time ON” và tắt theo thời gian “Time OFF” vàcũng không tắt theo nhiệt độ khi nhiệt độ tại thời điểm đó nhỏ hơn nhiệt độ

Hình 6.18: Chiller điều khiển ở trạng thái “ON”

Hiển thị nhiệt độ

cài đặt, mà trạng thái nhiệt độ thay đổi tại mọi thời điểm vẫn hiển thị

 Điều khiển hệ thống Chiller System “OFF”

Từ giao diện màn hình hệt thống Chiller ta chọn Chiller System ta chọn “OFF” thìtoàn bộ thiết bị trong hệ thống Chiller đều “OFF”

Hình 6.22: FCU chạy theo nhiệt độ cài đặt

Hình 6.27: Điều khiển Chiller System chuyển từ “OFF” sang :ON”

Hiển thị nhiệt độ

 Điều khiển FCU “AUTO”

- Lưu ý FCU (quạt dàn lạnh) sẽ tự động chạy khi hệ thống Chiller System

“AUTO”, nhiệt độ phòng (nhiệt độ nơi cần làm lạnh) lớn hơn nhiệt độ cài đặt

Hình 6.29: FCU (quạt dàn lạnh) chạy theo nhiệt độ đặt

Nhiệt độ phòng cài đặt

Nhiệt độ phòng tại thời điểmON

ON

 Điều khiển FCU “ON”

- Lưu ý FCU (quạt dàn lạnh) chạy “ON” khi hệ thống Chiller System “ON”,

và không tự động tắt theo nhiệt độ cài đặt Nhưng nhiệt độ phòng vẫn hiểnthị trên màn hình

Trạng thái FCU “ON”

Hiển thị nhiệt

độ phòng

Hình 6.30: FCU (quạt dàn lạnh) hoạt động ở trạng thái “ON”

Trạng thái FCU “ON”

Hiển thị nhiệt độ phòng

 Điều khiển FCU “OFF”

Nếu FCU chọn trạng thái “OFF” thì sẽ luôn luôn tắt

- Nếu Damper chọn “AUTO” khi lượng CO2 trong khu vực làm lạnh lớn hơnlượng CO2 cài đặt thì mở cửa gió cấp không khí từ ngoài vào Ngược lại thìđóng cửa gió

Hình 6.24: Damper luôn mở khi chọn “ON”

Hình 6.27: FCU luôn tắt khi chọn “OFF”

- Nếu Damper chọn “ON” thì luôn luôn mở cửa gió và không tác động theoCO2 cài đặt, nhưng vẫn hiển thị CO2 trong khi vực làm lạnh

Cửa gió mở Hiển thị CO2 khu vực làm lạnh

Hình 6.33: Trạng thái Damper ở chế độ “ON”

- Nếu Damper chọn “OFF” thì luôn luôn đóng cửa gió và không tác động theoCO2 cài đặt, nhưng vẫn hiển thị CO2 trong khi vực làm lạnh

 Điều khiển đèn ở trạng thái “AUTO”

- Từ giao diện màn hình Light Control chọn “AUTO” thì đèn sẽ mở theo thờigian Time ON và tắt theo thời gian Time OFF Nếu thời gian thực nằm trongkhoảng Time ON và Time OFF thì đèn sáng Ngược lại đèn tắt

Hình 6.28: Chọn thời gian mở “Time ON” và tắt “Time OFF”cho đèn Hình 6.30:Đèn tắt theo thời gian “Time OFF”

Hình 6.34: Trạng thái Damper ở chế độ “OFF”

 Điều khiển đèn ở trạng thái “ON”

Từ giao diện màn hình Light Control chọn “ON” thì đèn luôn luôn sáng và khôngphụ thuộc vào thời gian đặt

 Điều khiển đèn ở trạng thái “OFF”

Từ giao diện màn hình Light Control chọn “OFF” thì đèn luôn luôn tắt

6.6 Nhận xét

Trong quá trình thực hiện mô hình phần cứng và phần mềm, tôi không thểtránh khỏi những khó khăn vì kiến thức còn giới hạn Nhưng nhờ sự giúp đỡ củagiáo viên hướng dẫn và các bạn đồng nghiệp, tôi đã hoàn thành được yêu cầu đặt racủa đề tài

Tuy nhiên, trong bước đầu mô phỏng có xảy ra những sai số hay bị nhiễu,nhưng dần dần đã khắc phục được và hệ thống hoạt động tương đối ổn định

Thông qua đề tài này, tôi cũng được cung cấp thêm nhiều kiến thức về BMS,

hệ thống HVAC.v.v… có thể giúp ích cho công việc của tôi Đồng thời đây cũng làtài liệu tham khảo bổ ích cho các bạn sinh viên đang học tập và nghiên cứu về hệthống BMS