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Comment les contrôleurs de bâtiment 10BASE-T1L permettent des systèmes de gestion de bâtiment durables

Les systèmes à commande numérique directe (DDC) sont essentiels à la gestion moderne des bâtiments car ils permettent une surveillance et une commande en temps réel des différents systèmes d'un bâtiment. Au fur et à mesure des avancées technologiques, les systèmes DDC connectés à Ethernet deviendront de plus en plus courants, ce qui améliorera encore l’efficacité et la sécurité des bâtiments. Les commutateurs à deux ports ADIN1100 PHY, ADIN1110 MAC PHY et ADIN2111 d'Analog Devices sont des solutions idéales pour ajouter un 10BASE-T1L à un système DDC. Cette technologie permet la transmission des valeurs des processus, d’informations de configuration, de mises à jour logicielles et de diagnostics, ce qui facilite la gestion et l’entretien des systèmes de bâtiment. Avec une longueur de câble allant jusqu’à 1 km, le 10BASE-T1L est équipé de fonctions de diagnostic qui permettent la résolution rapide et efficace de toutes les erreurs dans le système. L’intégration de 10BASE-T1L avec des piles logicielles telles que Modbus IP et BACnet IP offre une solution complète pour les systèmes d’automatisation industrielle, ce qui facilite la collecte des données, le contrôle des appareils et la surveillance du système. La figure 1 illustre comment les produits 10BASE-T1L peuvent être incorporés aux contrôleurs de chauffage, de ventilation et de climatisation (HVAC) et aux contrôleurs d’ambiance afin de communiquer avec plusieurs contrôleurs de pièce ou de bâtiment sur une topologie en anneau ou en ligne.

Afin d'obtenir une compréhension complète et une exploration approfondie des contrôleurs de bâtiment connectés à Ethernet et de la technologie ADI, nous recommandons de visionner cette vidéo éducative. La vidéo offre des informations précieuses et des aperçus des dernières avancées et des derniers développements dans le secteur.

Application : contrôleur T1L VAV dans système HVAC

Définition de VAV

Un système à volume d’air variable (VAV) est un appareil / contrôleur HVAC commun, utilisé dans des bâtiments de bureaux modernes avec systèmes multiples, souvent installés dans différentes zones / différents secteurs afin de conserver des niveaux de température confortables. Il permet à différentes zones de fonctionner à différentes températures en utilisant le même système de ventilation, en variant le volume d’air apporté tout en maintenant la température constante. Afin de garantir une ventilation adéquate, les systèmes VAV utilisent une programmation DDC qui calcule et commande les ajustements nécessaires des clapets. Les contrôleurs de zone VAV programmables modernes comprennent un actionneur intégré et conservent la température de zone par l’utilisation du ventilateur et la régulation du débit d’air conditionné dans l’espace. Ils offrent des fonctions de contrôle dédiées pour les terminaux à conduit simple, les terminaux à ventilateur parallèle et les terminaux à ventilateur série sans chaleur glissante. Le contrôleur est composé de deux blocs principaux : l’actionneur à clapet et un DDC programmable intégré. Il supporte également l’interface de différents capteurs nécessaires pour ajuster correctement le volume et surveiller la qualité de l’air dans les applications VAV. Le contrôleur de zone VAV programmable peut mesurer et afficher la température de zone, détecter l’occupation, mesurer la température de conduit, mesurer les températures d’air de rejet, mesurer l’humidité de zone et déterminer le point de rosée, détecter les niveaux de CO2 et contrôler la vitesse de ventilateur AV. L’utilisation de contrôleurs 10BASE-T1L dans de grands bâtiments, tels que des aéroports, peut offrir une efficacité énergétique maximale et une grande qualité de l’air intérieur tout en réduisant les coûts de maintenance et de fonctionnement.

Figure 1 : Contrôleur de bâtiment A T1L.

Exemple de cas d'utilisation dans les grands bâtiments

Pour cette application, nous nous concentrerons sur une zone spécifique dans un aéroport, comme illustré dans la figure 2. Cependant, il est important de noter que le système VAV et les algorithmes de contrôle décrits ici peuvent également être appliqués à d’autres grands bâtiments. Cette zone présente deux pièces, et le système VAV utilise cinq capteurs et actionneurs positionnés à différents endroits de la tuyauterie de la même zone. Dans la première pièce, on utilise deux actionneurs (D1 et D2), un capteur de température (S1) et un capteur de pression (S2). S1 et S2 sont dans le conduit d’alimentation en air, à côté du terminal, et ils utilisent D2 comme clapet d’air évacué et D1 comme clapet d’air frais pour contrôler le débit d’air de la pièce. De manière similaire, on utilise dans la seconde pièce le même nombre de capteurs et d’actionneurs (D3, D4, S3, S4) mais du fait d'une charge supplémentaire dans la pièce, un capteur CO2 (S5) et un actionneur supplémentaire (D5) sont ajoutés dans le tuyau d’air de retour afin de fournir un meilleur contrôle du débit d’air et de la qualité. L’unité de commande VAV utilise des algorithmes de boucle de commande pour surveiller et contrôler les capteurs et les actionneurs. Elle module la position du clapet sur la base des valeurs des capteurs de température et de pression, puis agit sur la base de sa programmation. Par exemple, si la température change dans la pièce 1, l’unité VAV commencera à ouvrir et à fermer les clapets D1 et D2, ce qui entraînera un changement de pression dans le conduit d’alimentation en air, ce qui pourra être détecté avec S2. Si la pression augmente, l’unité VAV remarquera ce changement et ralentira le ventilateur situé dans l’unité de traitement d’air (AHU).

Tous les capteurs sont connectés sur une topologie en ligne et positionnés à différents endroits de la tuyauterie. Chaque clapet est relié directement depuis l’unité VAV à l’aide d’une topologie point-à-point. L’infrastructure existante est fortement limitée du fait des restrictions de la longueur de câble, de l’impédance, de l’épaisseur et, surtout, de la résistance de boucle CC du système. Cependant, pour résoudre ces problèmes, les contrôleurs 10BASE-T1L DDC peuvent être utilisés pour fournir une commande en temps réel du réseau de capteurs et d’actionneurs sur 1 km en utilisant seulement une paire de câbles torsadés uniques. En outre, l’actionneur de l’appareil d’ajustement 10BASE-T1L peut être configuré à distance afin de régler précisément le temps de fonctionnement et la position du clapet sur un point minimum. Il peut également servir à analyser le clapet en cas de dysfonctionnement. Le système VAV est un outil puissant pour la maintenance d’un environnement confortable dans des grands bâtiments, tels que des aéroports. L’utilisation de capteurs et d'actionneurs positionnés à différents endroits permet à l’unité VAV de moduler le débit d’air et la qualité afin de conserver une température et une pression constantes. La technologie avancée des contrôleurs DDC 10BASE-T1L permet de contrôler et d’entretenir le système HVAC tout en fournissant des économies d’énergie précieuses pour une efficacité améliorée.

Figure 2 : Contrôleur A T1L VAV

Conclusion

L’ajout du 10BASE-T1L au contrôleur de bâtiment supprime le besoin de passerelles complexes, avides de puissance, et améliore le système de gestion de bâtiment (BMS) en fournissant une commande en temps réel des capteurs et des actionneurs sur une longue distance avec une paire de câbles torsadés uniques. Les contrôleurs de bâtiment sont en mesure d'atteindre une plus longue portée avec un nombre quasiment illimité de dispositifs de pointe en fonction de la performance du réseau et des exigences. Les contrôleurs de bâtiment 10BASE-T1L sont par ailleurs en mesure de surveiller les défaillances du réseau et de définir les problèmes de câblage grâce à des fonctionnalités de détection d’erreur et de diagnostic des câbles.

À propos de l’auteur

Salem Gharbi est ingénieur d’applications système dans l’unité opérationnelle Sustainable Buildings and Infrastructure d'Analog Devices. Il dispose de 7 ans d’expérience dans différentes applications IoT et industrielles. Il est responsable de la fourniture de systèmes d’automatisation industrielle axés sur des solutions de niveau système.

À propos d’Analog Devices

Analog Devices a bâti l'une des sociétés les plus stables, avec l'une des plus fortes croissances dans le secteur technologique, sur la base de ses piliers culturels que représentent l'innovation, la performance et l'excellence. Reconnue dans toute l'industrie comme le leader mondial des technologies de conversion des données et du conditionnement du signal, la société Analog Devices approvisionne plus de 100 000 clients avec quasiment tous les types d'équipements électroniques qui existent. Depuis plus de 50 ans, Analog Devices est l'un des leaders mondiaux sur le marché des circuits intégrés haute performance utilisés dans les applications de traitement des signaux analogiques et numériques. Son siège se trouve à Norwood, Massachusetts et ses sites de conception et de fabrication sont répartis partout dans le monde. Analog Devices est cotée à l'indice S&P 500.