Klik hier voor het complete artikel in PDF formaat

REGELTECHNIEK
RCC Koude & luchtbehandeling
Tekst: Dennis Verschoor
Regeltechniek voor
Luchtbehandeling
Als installateur heeft u een mooie opdracht verworven voor het maken van
een project met een geavanceerde luchtbehandelingskast. Deze LBK is
voorzien van WTW, stoombevochtiging, koeling, verwarming en een drukregeling voor de VAV-regelingen in het veld. Alleen nog wat regeltechniek er
tegenaan en dan het systeem gaan draaien ….
I
n samenwerking met de
luchtbehandelingspecialist en
een regeltechnicus is veel (tijd)
winst te behalen door vroegtijdig te
overleggen over de toe te passen
regeltechniek en aanpak van het
project. Regeltechniek is de laatste
jaren wel geavanceerder geworden
maar moet door de knieën voor de
werktuigbouwkundige installatie.
Wat werktuigkundig in de installatie
niet voorzien is, kan echter met
regeltechniek niet worden gecompenseerd. Daarom is overleg van
wezenlijk belang en voorkomt
teleurstellingen na inbedrijfstelling.
Verschillende toepassingen en
mogelijkheden vereisen dat de
informatie voor de automatisering
van luchtbehandelingsinstallaties
goed gespecificeerd moeten
worden. In dit artikel wordt theoretisch inzicht gegeven in de regeling van een dergelijke installatie
wat van groot belang is voor het
nauwkeurig en efficiënt functioneren van de installatie.
Hardware
Regeltechniek houdt zich bezig met
het beheersen van een proces,
bijvoorbeeld het op temperatuur
brengen van lucht. Aan de hand
van het verschil tussen gewenste en
gemeten waarde wordt een stuursignaal naar een afsluiter van een
koel- of verwarmingsbatterij
gestuurd. Hierbij is het gewenst om
zo nauwkeurig mogelijk bij de
gewenste waarde te blijven.
Hiervoor is het nodig dat werktuigbouwkundige onderdelen goed op
elkaar zijn afgestemd. De gevolgen
van een ondoordachte keuze zoals
een lage autoriteit (van de regelafsluiter) of een verkeerde waterzijdige schakeling zijn met regeltechniek niet te verbeteren. Dat wordt
uitgelegd aan de hand van een
lucht-inblaastemperatuurregeling.
De mate waarin dit instabiel gedrag
vertoont (schommelt) is te berekenen aan de hand van het gewenste
proces van de werktuigbouwkundige installatie. De uitkomst wordt
“minimale regelbaarheid” ( xmin)
genoemd.
In formulevorm ziet dat er als volgt
uit:
Boven de deelstreep staan de
procesvariabelen: regelbereik en
moeilijkheidsgraad. Onder de
deelstreep staan de warmteoverdrachtsfactor, autoriteit en regelverhouding.
Het regelbereik (Xh)
Is het verschil tussen de bovenste
en onderste grens van de proceswaarde, praktisch betekent dit dat
de luchtbehandelingsinstallatie
moet inblazen tussen minimaal
16°C en maximaal 36°C dan is het
regelbereik 20K
Goede regeling is van groot belang voor het nauwkeurig en efficiënt functioneren van een
luchtbehandelingsinstallatie.
36
OKTOBER 2014 107 e JAARGANG
De moeilijkheidsgraad ( )
Is per proces afhankelijk van de
snelheid van het proces (groepstijgtijd) en eventuele wachttijden in het
proces die optreden. De wachttijd of
vertragingstijd is het verschil tussen
ingrijpen middels een regelafsluiter
en de merkbare verandering in
REGELTECHNIEK
Koude & luchtbehandeling RCC
proceswaarde, in dit geval temperatuur.
De groepstijgtijd is de tijd die het
proces nodig heeft om grofweg
twee-derde van het verschil tussen
starttemperatuur en gewenste
temperatuur te overbruggen. Voor
het bepalen van de moeilijkheidsgraad wordt gewerkt met een aantal
praktijkwaarden voor verschillende
processen. Het is begrijpelijk dat
een snel reagerend proces (luchtinblaastemperatuur) moeilijker
constant te houden is dan een
langzamer proces (vloerverwarming).
De warmteoverdrachtsfactor ( )
Is de mate waarin een verwarmingselement zoals een luchtbatterij in staat is om de warmte of
koude uit bijvoorbeeld water over te
brengen aan lucht. Met de verschillende watertemperaturen en
De autoriteit (A)
Geeft tussen 0 en 1 de invloed aan
van de regelafsluiter in de waterzijdige schakeling. Per schakeling kan
de invloed hiervan sterk wisselen.
Praktisch gezien is een autoriteit
van 1 niet haalbaar maar zo dicht
mogelijk er bij in de buurt is wel aan
te raden.
De regelverhouding (Svo)
Geeft de verhouding aan tussen de
kleinste mogelijke openingsstap
(Kvo) van een regelafsluiter en de
maximale opening van een
afsluiter(Kvs). Hoe hoger de regelverhouding hoe nauwkeuriger de
afsluiting op de zitting is. Standaard
gaat de regelverhouding mee
с Ϭ͕ϮϬ
ɸс Ϭ͕Ϯ
ĚĞďŝĞƚ
ƐƚƵƌŝŶŐ
ĂĨƐůƵŝƚĞƌ
ŽƉĞŶŝŶŐ
^sKс Ϯϱ
inkomende of uitgaande luchttemperatuur is de warmteoverdrachtsfactor (selectie kengetal) eenvoudig
te bepalen.
omhoog bij toenemende doorlaat
(Kvs) vaak begint de waarde ergens
rond 20 á 25.
Samenvattend is in deze formule
geen factor te vinden die direct door
regeltechniek kan worden beïnvloed.
De bandbreedte van de temperatuurregeling en de tijden daarvan samen
met de eigenschappen van de
luchtbatterij, de hydraulische schakeling en het type afsluiter dat wordt
gekozen, bepalen gezamenlijk hoe
nauwkeurig de inblaastemperatuur
kan worden 'getemd'. Zie ook de
blokschema's en grafieken op deze
pagina.
Tot nu toe is alleen de temperatuurregeling aan bod gekomen, omdat
dit proces de meeste factoren kent
die de stabiliteit beïnvloeden. De
andere twee processen, zoals vocht
en druk of hoeveelheidsregeling
zijn eenvoudiger te regelen, omdat
er minder schakels binnen het
werktuigbouwkundig proces zijn
opgenomen die de stabiliteit
kunnen beïnvloeden.
ǀĞƌŵŽŐĞŶ
Software
ƌĞŐĞůĂĨƐůƵŝƚĞƌĞŶŵŽƚŽƌ
ŵŝŶŝŵĂůĞƌĞŐĞůďĂĂƌŚĞŝĚŝƐ
ŚǇĚƌĂƵůŝƐĐŚĞƐĐŚĂŬĞůŝŶŐ
Ϯ͕ϲϴ <
;ďŝũĞĞŶyŚсϮϬ<ĞŶĞĞŶȜсϬ͕ϯͿ
с Ϭ͕ϮϬ
ƌĞŐĞůĂĨƐůƵŝƚĞƌĞŶŵŽƚŽƌ
ŵŝŶŝŵĂůĞƌĞŐĞůďĂĂƌŚĞŝĚŝƐ
ŚǇĚƌĂƵůŝƐĐŚĞƐĐŚĂŬĞůŝŶŐ
ϭ͕ϯϰ <
ŚǇĚƌĂƵůŝƐĐŚĞƐĐŚĂŬĞůŝŶŐ
Ϭ͕ϳϮ <
ɸс Ϭ͕Ϯ
ĚĞďŝĞƚ
ƐƚƵƌŝŶŐ
ůƵĐŚƚǀĞƌǁĂƌŵĞƌ
с Ϭ͕ϳϬ
ƌĞŐĞůĂĨƐůƵŝƚĞƌĞŶŵŽƚŽƌ
ǀĞƌŵŽŐĞŶ
;ďŝũĞĞŶyŚсϮϬ<ĞŶĞĞŶȜсϬ͕ϯͿ
ĂĨƐůƵŝƚĞƌ
ŽƉĞŶŝŶŐ
^sKс ϱϬ
ŵŝŶŝŵĂůĞƌĞŐĞůďĂĂƌŚĞŝĚŝƐ
ɸс Ϭ͕Ϯ
ĚĞďŝĞƚ
ƐƚƵƌŝŶŐ
ĂĨƐůƵŝƚĞƌ
ŽƉĞŶŝŶŐ
^sKс ϱϬ
ůƵĐŚƚǀĞƌǁĂƌŵĞƌ
ǀĞƌŵŽŐĞŶ
ůƵĐŚƚǀĞƌǁĂƌŵĞƌ
;ďŝũĞĞŶyŚсϮϬ<ĞŶĞĞŶȜсϬ͕ϯͿ
In deze blokschema's met bijbehorende grafieken (van boven naar beneden: situatie 1, situatie
2 en situatie 3) is zichtbaar wat de rekenkundige gevolgen zijn van materiaal- en modulekeuze
binnen een voorbeeld van een proces zoals de inblaastemperatuur van een LBK. In situaties 1, 2
en 3 worden achtereenvolgens de regelverhouding (SVO) en de autoriteit (A) verbeterd.
Om een efficiënte en juiste communicatie rond de werking van
regeltechniek te waarborgen is er
de normstellende ISSO 69 publicatie. Samengevat stelt deze publicatie
dat de werktuigbouwkundige voor
de automatiseerder een functielijst,
bedrijfsstandenmatrix en regeltechnische omschrijving samenstelt die
zorgt voor een juiste overdracht van
gegevens en dus de gewenste
functionaliteit.
In een functielijst worden alle
onderdelen die aan de regeltechniek worden gekoppeld benoemd.
Ook worden daarbij de omschrijvingen, procescodes, benodigde
in- en uitgangen, thermische en
elektrische vermogens, fabricaten,
types en grenswaarden opgegeven.
In de bedrijfsstandenmatrix wordt
vastgelegd welke verschillende
bedrijfssituaties er met betrekking tot
de installatie kunnen voorkomen.
Denk hierbij aan het gedrag van de
componenten tijdens de verschillende situaties die voor kunnen
komen zoals brandbedrijf, nachtbe-
107 e JAARGANG OKTOBER 2014
37
REGELTECHNIEK
RCC Koude & luchtbehandeling
Plaatsing van een luchtbehandelingskast van
het Nederlandse Mark Climate Technology,
op het dak van de Franse Renault-fabriek.
drijf, zomernachtbedrijf, enz.
De regeltechnische omschrijving
legt tekstueel vast wat het gewenst
gedrag van de installatie is en geeft
informatie over de wijze waarop de
gebruiker invloed kan en mag
uitoefenen op de installatie. De zes
vaste onderwerpen die hierbij aan
bod komen zijn: regelen, schakelen,
beveiligen, optimaliseren, bedienen
en beheren.
Regelen heeft als doel om de
installatie automatisch de verschillen (verstoringen) tussen gewenste
en gemeten waarde te laten corrigeren met een regelorgaan, zoals
een regelafsluiter of frequentieregelaar. Een voorbeeld van een 'verstoring' die niet voor de hand ligt is de
invloed van een gebruiker, simpelweg omdat er behoefte is aan een
andere ruimtetemperatuur, en
waarbij de gebruiker de mogelijkheid heeft deze te verstellen op een
bedienapparaat. Bekende regelfuncties zijn P en PI daarnaast zijn er ook
nog PD en PID-regelfuncties, maar
die worden in de klimaattechniek
38
OKTOBER 2014 107 e JAARGANG
nauwelijks toegepast. Schakelen
wordt gebruikt om te beschrijven
wanneer en onder welke voorwaarden in- en uitschakelen van
installaties of componenten nodig
is. Een ventilator of circulatiepomp
zijn bijvoorbeeld onderdelen die
geschakeld worden. Een beveiligingsschakeling zoals bij vorst
hoort ook in dit rijtje thuis, net als
de brandschakeling van de ventilatoren. Bij beveiligen of bewaken
wordt beschreven op welke gebeurtenissen en/of waarden een
installatie in of juist uitgeschakeld
moet worden. Een voorbeeld
hiervan is een minimum-ruimtetemperatuur die initieert dat de
installatie start om de situatie weer
binnen normale grenzen te krijgen.
Met optimaliseren wordt bedoeld
op welke wijze het comfort wordt
gewaarborgd met de laagst mogelijke energie-inname. Een simpel
voorbeeld van optimaliseren is het
gebruik van een tijdprogramma.
Andere vormen van optimaliseren
zijn zomernachtventilatie, energieterugwinning, pieklastbewaking, et
cetera. Met bedienen wordt
bedoeld dat een gebruiker handmatig ingrijpt op de werking van de
installatie. Dit kan door middel van
een bedienapparaat, maar ook met
een bedienstation zoals een touchscreen in een receptiebalie. Hierop
kunnen de verzamelde bedienfuncties centraal worden gekozen ten
behoeve van de gebruiker. Een
belangrijke bijkomende functie is
het signaleren en alarmeren van
storingen. Bij de term beheren is
het belangrijk onderscheid te
maken tussen de verschillende
vormen en rollen waarin beheren
wordt gebruikt. Er is sprake van
technisch beheer, energiebeheer en
faciliteitenbeheer. De diverse
functies zijn wel onder te brengen
c.q. te koppelen aan het beheer van
een regeltechnische installatie,
maar het voert in dit artikel te ver
om daar op in te gaan.
Conclusie
Door tijdens het werktuigkundig
ontwerp de onderdelen (regelafslui-
De auteur van dit artikel, Dennis Verschoor
(rechts), en Rob Hartwig (links) van
Klimaatontwerp.nl
ter en luchtwarmtewisselaar) met
de juiste eigenschappen in het
juiste verband (hydraulische
module) samen te stellen, wordt de
samenwerking met de automatiseerder eenvoudiger en komt het
gewenste doel van een degelijk en
efficiënt werkende installatie
dichterbij. Tel daarbij op dat met
een gedegen functionele regeltechnische omschrijving die is afgestemd op de eisen van de klant, ook
de nazorg en het uitzoekwerk bij
het inregelen van een installatie
wordt gereduceerd, en de winst van
een tevreden klant voor het oprapen ligt.
Over de auteur
Dennis Verschoor is mede-eigenaar
van Klimaatontwerp.nl. Dit bedrijf
biedt online diensten, apps en een
kennisbank voor ondersteuning bij
het ontwerpen van klimaatinstallaties. De auteur is tevens werkzaam
als vakdocent in het volwassenen
onderwijs en op projectbasis bij
opdrachtgevers. RCC K&L
Meer informatie:
Klimaatontwerp.nl
Johan de Wittstraat 33
2953 BG Alblasserdam
T: 085 – 4879944
E: [email protected]
I: www.klimaatontwerp.nl

Download Report