Egyszerű megoldások gyakori feladatokhoz I.
Fan-coilok hőmérséklet-szabályozása
2014/3. lapszám | Porempovics József | 12 284 |
Figylem! Ez a cikk 10 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A villamossági kivitelezői munka során gyakran várják el a szakembertől, hogy megoldást találjon a megrendelő egyedi igényeihez, amelyekkel az ipari és a lakossági felhasználók egyaránt előállnak. A háztartásokba beépítésre kerülő készülékek, berendezések és funkcionális eszközök – amennyiben nem egy intelligens rendszer részei – külön, önálló életet élnek, de az igények sok esetben éppen a funkciók egymással történő összehangolása valamilyen logikai elgondolás mentén. Intelligens rendszerre pedig vagy pénz, vagy lehetőség (buszvezetékezés) nincs.
Legtöbbször az energiatakarékosság a fő szempont, de a praktikusság és az általa kapott kényelem is meghatározó lehet, amikor egyedi igényeket kell kielégíteni, de úgy, hogy rendszerint nem áll a szakember rendelkezésére egy megfogható eszköz vagy eszközrendszer, ami kifejezetten a kívánt célt szolgálná. Ilyenkor jön az „agyalás”, elővéve a meglévő eszközismeretet, interneten az új lehetőségek felkutatása, vagy éppen az ismerős megkérdezése, akinek van egy ismerőse, aki esetleg valamelyik gyártó szakija. A most induló kisebb cikksorozat a fenti gondolatok mentén tulajdonképpen egy kapcsolástechnikai gyűjtemény, ami azokra a viszonylag gyakori feladatokra próbál egy-egy lehetséges megoldást bemutatni, melyekkel kapcsolatban kérdések merültek fel, illetve nem találtak más, korrekt megoldást. Az itt szereplő ötletek egyszerű, felhasználóbarát eszközökkel kerülnek bemutatásra, mint továbbgondolásra alkalmas kiindulási alapok.
A megrendelői igények fent említett kielégítése sok esetben a már meglévő rendszerek bővítését vagy kiegészítését teszi szükségessé, tehát a korrekt kivitelezéshez ki kellene építeni a megfelelő vezérlő és tápellátó vezetékeket. Ekkor szembesülhet a kivitelező azzal a problémával, hogy vagy egyáltalán nincs mód egy lakott épületben a megfelelő vezetékezésre, vagy a tulajdonos nem kíván utólagos fúrást-faragást, pláne nem szeretné látni a vezetékcsatornák kuszaságát. Az ismertetett kivitelezési megoldások vezeték nélküli vezérléssel oldják meg a feladatot, csupán a megfelelő tápellátásról kell gondoskodni, ami a legtöbb esetben rendelkezésre áll, hiszen a már meglévő, eddig is üzembe helyezett fan-coil vagy páraelszívó tápvezetéke ki van építve.
Fan-coilok hőmérséklet-szabályozása
Első téma a fan-coil (ventilátoros hőcserélő) berendezések hőmérsékletszabályozása, ventilátor sebességfokozatainak vezérlése. Természetesen itt a saját vezérléssel nem rendelkező berendezésekről van szó, illetve akkor is alkalmazható, ha a saját vezérlés tönkrement, vagy más típusú központi vezérlést szeretnének megvalósítani. Ok lehet még a nem saját vezérlés használatára, ha a hőmérséklet – érzékelést a helyiség más részein szükséges kiépíteni, mert a berendezésbe épített érzékelő esetleg az ideális szabályozást nem teszi lehetővé. A hűtés és fűtés üzemmódok közötti átkapcsolás az itt bemutatott megoldási ajánlásnál kézzel, a tulajdonos által történik.
A fan-coil szabályozása kétállásos módon történik, és gyakorlatilag a következő készülékek indítását jelenti: hőforrás (kazán, hőszivattyú, központi klíma stb.) – természetesen a hőforrást csak akkor kell külön indítani, ha nem állandó üzemű (jellemzően állandó üzeműek). Akkor sem kell külön indítani, ha olyan a rendszer, hogy a hőforrást az áramlásérzékelő kapcsolja be a keringtető szivattyú bekapcsolásával létrejövő folyadékáramlás hatására; keringtető szivattyú (szintén, ha nem megy állandóan – rendszerfüggő); fan-coil ventilátor egyik fokozata (3 sebességfokozatú fan-coil ventilátorát pl. a középső, kettes fokozatban indítva).
A több fan-coil berendezéssel rendelkező rendszer szabályozáshoz három eszközcsoportot kell telepíteni és összehangolni:
- hőmérsékletérzékelők (szobatermosztátok),
- jelfeldolgozó központ,
- többfokozatú kapcsolóeszköz (beavatkozó).
Az 1. ábra szemlélteti a fenti rendszer felépítését 4 helyiség szabályozásához, ami természetesen bővíthető–csökkenthető az igényeknek megfelelően. A nappaliban kerül beépítésre a jelfeldolgozó rádiófrekvenciás központ, mely, mint adó-vevő, a következő feladatokat látja el:
- szabályozási körök megjelenítése funkcionális ikonokkal,
- szabályzási körök alapjel- beállítása külön-külön, valós idejű hőmérsékletütemezés, napi-heti programozhatósággal,
- a rádiófrekvenciás szobatermosztátok hőmérsékletjeleinek fogadása és feldolgozása,
- a feldolgozott adatok kiértékelése – döntés: szabályozási kör aktiválása–deaktiválása (vagyis pl. a fan-coil ventilátor be- és kikapcsolása),
- RF központ révén egyéb feladatok ellátása (világítások, egyéb fogyasztók kapcsolása, redőnyök mozgatása stb. – itt ezekről nem lesz szó).
Minden helyiségbe felszerelésre kerül egy rádiófrekvenciás hőmérséklet-távadó (szobatermosztát), mely viszonylag rövid időközönként küldi rádiófrekvenciás üzenetben a beépített hőmérsékletérzékelő által mért értéket a központ felé. A termosztát LCD kijelzőjén többek között látható az aktuális hőmérséklet, két nyomógombjával ±5 °C tartományban beállítható a kényszerüzemmód hőmérséklete. A kényszerüzemmód addig érvényes – addig szabályoz a rendszer a gombokkal megadott hőmérséklet szerint –, amíg a központban beállított következő ütemezésidőpont újra az előre megadott program szerint működteti a szabályozási kört.
A fan-coil berendezések burkolata alá telepíteni kell a ventilátorok sebességfokozatait reteszelten kapcsoló rádiófrekvenciás aktort, mely célszerűen többcsatornás. A több csatorna itt konkrétan azt jelenti, hogy több önállóan is működtethető potenciálfüggetlen relé- kimenettel rendelkezik, valamint szükséges, hogy váltóérintkezők is legyenek az aktorkimenetek között. Utóbbira azért van szükség, hogy fizikailag reteszelhető legyen a különböző sebességfokozatok rákapcsolása, a fokozatok egyszerre történő egymásra kapcsolásának elkerülése érdekében. Fémburkolat esetén a vevő botantennáját külső antennára kell cserélni és a burkolaton kívülre rögzíteni (mágneses talp).
A 2. ábrán a teljes, négykörös rendszer bekötési rajza látható, az ábra jobb alsó részén pedig külön egy szabályozási kör, az RF kapcsoló aktor kontaktusainak logikai kapcsolata követhető végig (természetesen más elrendezés is szóba jöhet az igények szerint).
A működéshez olyan központot, rendszert kell alkalmazni, ahol a központ programjában lehetőség van arra, hogy az egy hőmérsékletérzékelővel kialakított szabályozási körhöz több kapcsoló aktort is hozzá lehessen rendelni. A fizikai reteszelésen túl, a különböző sebességfokozatok bekapcsolásához több RF relé kimenetét is működtetni kell egyetlen parancsra, sőt ellentétesen is – az egyiket be, míg a másikat ki kell kapcsoltatni. Jelen esetben a központ a szabályozáshoz mindig a második sebességfokozatot kapcsolja be, a további fokozatokat kézi vezérléssel lehet működtetni (a kézi vezérlők is egy gombnyomásra több aktort kapcsolnak be vagy ki, a logikának megfelelően – ez csak betanítás kérdése).
A logikai folyamat a központi szabályozás aktiválásakor a rajz szerint a következő:
- a hőmérsékletérzékelő (szobatermosztát) beküldi a központ felé az aktuális értéket,
- a központ programja szerint a szabályozási kör adott időtartományában magasabb hőmérsékletérték lett beállítva, programozva, ezért be kell kapcsolni a fűtést,
- a központ parancsot küld a szivattyút vezérlő aktor bekapcsolására (ha már működik a szivatytyú, mert egy másik kör már bekapcsolta, akkor nem történik változás – a szivattyú megy tovább),
- a központ parancsot küld a helyiség fan-coil berendezését vezérlő RF kapcsoló aktor R4 csatornájának (45-48 kontaktusok) a bekapcsolására, kiválasztva ezzel az előzetesen megállapodott második ventilátor sebességfokozatát, és parancsot küld az R1 csatornára is, ami eben az esetben a tápfeszültséget kapcsolja az R4 relére: a ventilátor elindul a 2. fokozaton.
A helyiségben tartózkodók a következő egyedi beállításokkal rendelkeznek az ütemezés állíthatóságán túl: megadhatják a kényszerüzemmód hőmérsékletét a szobatermosztáton vagy a központ kezelőfelületén – szabályozási körönként több funkció ikonnal, a központon az előre programozott kapcsolási funkcióknál egy gombnyomásra állíthatják a ventilátor sebességfokozatát, de akár a szivaty-tyút is be-kikapcsolhatják, kézi távirányítókkal vezérelhetik minden, a szobához rendelt aktor reléjét – egy gombnyomásra több relé is működhet.
Például az 3-as fokozat kézi bekapcsolásához a következő logika szerint kell összehangolni, betanítani az adó egyetlen nyomógombját és a vevő (aktor) egység csatornáit (reléit):
- R5 – BE,
- R4 – KI,
- R1 – BE.
A szivattyú kapcsolása két úton is megoldható: az 1. ábrán látható módon, ahol az egyik fan-coil kapcsoló aktorának egyik független kontaktusa kapcsolja a szivattyút. Ez a módszer csak akkor jöhet számításba, ha legalább egy fan-coil berendezéshez ki van vezetékezve a szivattyú kapcsolószára. Ha nincs vezeték, akkor egy önálló kapcsoló aktort kell telepíteni a szivattyúhoz, melyet ugyanúgy lehet működtetni, mint a többcsatornás aktor egy-egy csatornáját (reléjét).
Egyidejű bekapcsolásretesz
A második bemutatandó kapcsolás az utóbbi időkben gyakran jelentkező problémára adhat egy lehetséges megoldást, vagy ötletet a továbbgondoláshoz. Az ajánlás megszületése a páraelszívó működésével kapcsolatos reteszelés igényéből indult (levegő kiszívása a helyiségből), de természetesen más elektromos készülék egyidejű bekapcsolásának kizárásához is jó kiindulási pont lehet. Természetesen minden esetben figyelembe kell venni a helyi adottságokat, biztonsági előírásokat.
A kapcsolás (3. ábra) a fentihez hasonlóan nem igényel különösebb vezetékezést, falbontást, mert vezeték nélküli, rádiófrekvenciás kommunikációval történik a parancsok átvitele. Az RF alkalmazásoknál minden esetben biztosítani kell a rádiófrekvenciás jel akadálytalan átvitelét, ezért fokozottan körültekintően kell kiépíteni egy ilyen rendszert – főleg, ha az reteszelésre van használva.
A 3. ábrán két rádiófrekvenciás eszköz látható. A reteszelést kiváltó készüléknél (pl. egy páraelszívó ventilátor motorja) egy hálózati tápfeszültséggel működő adóegység található. A hálózati táplálás ebben az esetben azért előnyös, mert biztonságosabb a működtetés – nem kell az elem lemerülését figyelni. Az adó két „S” bemenete optocsatolóval leválasztott feszültségbemenet (AC/DC 12-230 V), ahol az egyik bemenetre a „nulla” potenciál közvetlenül van bekötve, míg a fázist a készülék kapcsolójától kapja, amikor bekapcsolják azt. Az adó a készülék bekapcsolásakor elküldi a hozzárendelt (betanított) aktor(ok) felé a jelzést arról, hogy bemenetén feszültség van, ekkor a vevő aktor reléje meghúz (15-18 zár).
A vevő aktor relékimenete egy potenciálmentes váltóérintkezővel rendelkezik. Nyugalmi érintkezőjén (15-16) keresztül kap a reteszelendő készülék feszültséget, amikor a kapcsolójával be kívánják kapcsolni (a kapcsoló lehet egy szabályozó automatika kimenete is). Amennyiben az adóegység „S” bemenetein feszültség van, akkor a vevő aktor reléje be van húzva, tehát bontja a reteszelendő készülék kapcsolója és a készülék tápfeszültség – csatlakozója közötti kapcsolatot – a készülék nem tud bekapcsolni, tehát megvalósult a reteszelés.
Az adóegység „S” bemeneteinek feszültségre kapcsolását, vagyis a reteszelés aktiválását nem csak a reteszelő készülék kapcsolójával lehet megoldani. A rajzon látható megoldás tulajdonképpen feszültséget figyel, ami nem feltétlenül jelenti azt, hogy a kapcsolóval kapcsolt készülék ténylegesen működik-e, hiszen kapcsoló és motor közötti vezetékszakadás nincs figyelembe véve.
Amennyiben feltétel a biztos működésre történő reteszelés, akkor a reteszelő készülék (adó oldal) áramkörébe egy áramfigyelő relét kell beiktatni. Az áramfigyelő (áramhatár-kapcsoló vagy „megy–nem megy” kapcsoló) relékimeneti kontaktusa kapcsolja az adó „S” bemenetére a fázispotenciált, ha a készülék áramfelvétele a beállított határ felett van, vagyis „fogyaszt”, működik.
