погодный компенсатор для управления отоплением

Формула изобретения

Погодный компенсатор для управления отоплением, содержащий датчики температуры воздуха снаружи и внутри помещения, датчик скорости ветра, датчик освещенности, а также первый сумматор, соединенный через усилитель с датчиком освещенности, второй сумматор, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, а положительный вход соединен с задатчиком температуры воздуха в помещении, отрицательный вход второго сумматора подсоединен к датчику температуры наружного воздуха, выход первого сумматора является выходом погодного компенсатора, отличающийся тем, что в компенсатор введены умножитель и датчик положения форточек, своим входом подсоединенный к датчику скорости ветра, а выходом подсоединенный ко второму входу умножителя, который своим выходом подсоединен к входу первого сумматора, выход функционального преобразователя соединен с первым входом умножителя, к остальным входам которого через делители подсоединены датчики температуры воздуха внутри помещения, наружного воздуха и температуры остекления.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к сельскому и городскому хозяйству и предназначено для управления отоплением теплиц, жилых и производственных помещений.

Погодный компенсатор является составной частью управления отоплением жилья, производственных помещений и теплиц. Он управляет обогревом помещения в зависимости от погодных условий.

Известны устройства управления отоплением, содержащие погодный компенсатор, который включается в прямой контур управления отоплением и задает температуру в контуре теплоносителя (АС № 1702944).

Погодный компенсатор должен учитывать следующие тепловые потоки: от ограждения (стен и остекления), поток наружного воздуха за счет его фильтрации, нагрев помещения от солнечных лучей. При этом температуры поверхности в помещении (почвы в теплицах) обычно не учитывают ввиду большой инерционности. Следует отметить, что температура ограждения зависит от температуры наружного воздуха, скорости ветра и освещенности, а влияние фильтрации наружного воздуха зависит от наружной температуры, скорости ветра и состояния ограждения (например, угла открытия форточек ).

Предлагаемое изобретение позволяет с необходимой точностью компенсировать эти возмущающие факторы.

Известны устройства компенсации, учитывающие тепловой поток со стороны ограждения путем установки датчика температуры кровли и подмешивания его сигнала в задание по температуре отопления или напрямую, или через отопительный график: «Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице» (Н.В.Ионова, В.Г.Озеров, Г.В.Литновский и др. АС 1523115, А01G 9/24).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «система регулирования температуры в теплице», содержащая устройство компенсации, сигнал с выхода которого в сумме с сигналом контура коррекции подается на регулятор температуры теплоносителя (А.И.Панкратов, В.И.Стяжкин, В.И.Коркин и др. АС 1544283, А01G 9/26).

В данных устройствах задание для регулятора вычисляется функциональным преобразователем согласно отопительному графику по разности температуры воздуха на улице t_у и уставки U температуры в помещении, а также скорости ветра V и по температуре ограждения (остекления) t° _c.

Однако в компенсаторах, построенных по аналогичным схемам, не удается достичь достаточного усиления в контуре компенсации от кровли по причине неустойчивости системы по этому параметру: воздух внутри помещения t_в существенно влияет на температуру ограждения, то есть присутствует положительная обратная связь.

Недостатком таких устройств также является неточное задание температуры контура отопления, связанное с неполным учетом факторов, влияющих на температуру в помещении.

Известные погодные компенсаторы обладают следующими недостатками:

- нет необходимой точности компенсации;

- состояние ограждения (остекления) и угол открытия форточек, через которые происходит фильтрация наружного воздуха, а в теплицах это важно для осенне-летне-весеннего сезона, когда кровля разгерметизирована;

- недостаточно учитывается тепловой поток со стороны ограждения за счет теплопередачи, тогда как осадки резко снижают температуру кровли, стен и оказывают значительное возмущение на температуру внутри помещения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности управления отоплением в помещении, улучшение компенсации и устойчивости.

В результате применения предлагаемого изобретения уменьшается уход температуры внутри помещения, снижаются энергозатраты.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в погодный компенсатор для управления отоплением, содержащий датчики температуры воздуха снаружи и внутри помещения, датчик скорости ветра, датчик освещенности, а также первый сумматор, соединенный через усилитель с датчиком освещенности, второй сумматор, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, а положительный вход соединен с задатчиком температуры воздуха в помещении, отрицательный вход второго сумматора подсоединен к датчику температуры наружного воздуха, выход первого сумматора является выходом погодного компенсатора, введены умножитель и датчик положения форточек, своим входом подсоединенный к датчику скорости ветра, а выходом подсоединенный ко второму входу умножителя, который своим выходом подсоединен к входу первого сумматора, выход функционального преобразователя соединен с первым входом умножителя, к остальным входам которого через делители подсоединены датчики температуры воздуха внутри помещения, наружного воздуха и температуры остекления.

В результате повышается точность компенсации за счет использования датчика положения форточек, сигнал от которого совместно с сигналом скорости ветра учитываются как мультипликативные возмущающие факторы отопительного графика. Кроме того, вместо прямой подачи сигнала компенсации от ограждения подается сумма взвешенных значений температуры ограждения, температуры улицы и температуры внутри теплицы. Выходной сигнал этой цепи компенсации равен разности реальной и ожидаемой температуры ограждения ночью при отсутствии ветра и осадков. При этом положительная обратная связь по температуре воздуха через этот контур ослабляется на порядок, что дает возможность значительно усилить компенсацию.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства.

Погодный компенсатор содержит датчики температуры в помещении 1, температуры наружного воздуха 2, температуры ограждения 3, датчик скорости ветра 4, а также содержит первый сумматор 5, соединенный через инвертирующий усилитель 6 с датчиком освещенности 7, выход первого сумматора является выходом погодного компенсатора, второй сумматор 8, выход которого соединен с входом функционального преобразователя 9, а положительным входом - с задатчиком температуры воздуха в помещении 10, отрицательным входом - к датчику температуры наружного воздуха 2.

С целью повышения точности управления, улучшения компенсации и устойчивости в компенсатор добавлены умножитель 11 и потенциометрический датчик положения форточек 12, своим входом подсоединенный к датчику скорости ветра 4, а выходом подсоединенный ко второму входу умножителя 11, который своим выходом подсоединен к входу первого сумматора 5, выход функционального преобразователя 9 соединен с первым входом умножителя 11, к остальным входам сумматора 5 через делители 13, 14, 15 подсоединены датчики температуры воздуха внутри помещения, наружного воздуха и температуры остекления.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика освещенности 7 через инвертирующий усилитель 6 подается на первый сумматор 8 и уменьшает задание температуры теплоносителя при повышении освещенности.

Для компенсации возмущения от ограждения (форточек) и скорости ветра сигнал отопительного графика с выхода функционального преобразователя 9 перемножается на напряжение с потенциометрического датчика положения форточек 12, который запитан от датчика скорости ветра 4.

Для компенсации возмущений со стороны ограждения сигнал с датчика его температуры 3 масштабируется делителем 15 и вычитается сумматором 5 из суммы взвешенных делителями 13 и 14 сигналов с датчиков воздуха внутри помещения 1 и наружного воздуха 2. Коэффициенты делителей 13, 14 и 15 подобраны так, что при отсутствии освещения, ветра и осадков эта компенсация равна 0.

Таким образом, выходной сигнал компенсатора получается путем суммирования сигналов с выходов двух цепей аддитивной компенсации по освещенности и соотношению температур воздуха улицы, внутри помещения и ограждения (остекления), а также использования компенсации отопительного графика по скорости ветра и степени открытия форточек, причем наклон отопительного графика умножается на произведение значений скорости ветра и положения форточек.