способ управления режимом работы системы отопления и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ управления режимом работы системы отопления, заключающийся в периодической подаче и прекращении подачи теплоносителя в систему отопления в зависимости от соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении, отличающийся тем, что измеряют температуру наружного воздуха, устанавливают период регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления, подачу теплоносителя в систему отопления и отвод теплоносителя из системы отопления осуществляют в каждом периоде в форме импульсов, длительностью меньшей или равной периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления, длительности импульсов подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления корректируют с учетом соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении, а также с учетом температуры наружного воздуха, причем импульсы подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления чередуют, при этом импульс подачи теплоносителя в систему отопления направляют по подающему трубопроводу в смесительную камеру, вытесненный из обратного трубопровода теплоноситель подают в расширительный бак, а во время действия импульса отвода теплоносителя из системы отопления направляют теплоноситель из расширительного бака в смесительную камеру, где смешивают с поданным ранее в смесительную камеру импульсом подачи теплоносителя в систему отопления и направляют теплоноситель в систему отопления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают равенство суммы длительностей импульса подачи теплоносителя в систему отопления и импульса отвода теплоносителя из системы отопления периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления.

3. Устройство для управления режимом работы системы отопления, отличающееся тем, что содержит подающую магистраль, подключенную через первый ключ, подающий трубопровод и смесительную камеру к входу отапливаемого помещения, обратную магистраль, подсоединенную через второй ключ и обратный трубопровод к первому выходу отапливаемого помещения, расширительный бак, блок управления, измеритель температуры наружного воздуха, первый и второй обратные клапаны, причем расширительный бак связан через первый обратный клапан с подающим трубопроводом, а через второй обратный клапан соединен с обратным трубопроводом, при этом второй выход отапливаемого помещения подключен к первому входу блока управления, ко второму входу которого подсоединен измеритель температуры наружного воздуха, первый выход блока управления соединен со вторым входом первого ключа, а второй выход блока управления связан со вторым входом второго ключа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для регулирования расхода тепла в системах отопления зданий и сооружений.

Известен способ автоматического регулирования тепловой нагрузки здания (Патент РФ № 2415348, F24D 31/02, 2009 г.), который включает поддержание заданной тепловой нагрузки здания с учетом действительной температуры наружного воздуха, причем тепловую нагрузку регулируют соответствующим изменением расхода воды через систему отопления в зависимости от мгновенного изменения метеоусловий ниже точки излома температурного графика изменением инжекции элеватора и дополнительно корректирующим насосом при работе системы теплоснабжения выше точки излома температурного графика.

Недостатком данного способа являются высокие энергоемкость и стоимость, а также значительная сложность реализации, обусловленные применением корректирующего насоса и специального регулирующего клапана, что требует существенной реконструкции теплового узла.

Наиболее близким к заявляемому является «Способ регулирования режима работы системы отопления» (Авторское свидетельство СССР № 1241029, F24D 3/00, 1984 г.), принятый за прототип, заключающийся в периодической подаче и прекращении подачи теплоносителя в систему отопления в зависимости от соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении.

Недостаток указанного способа заключается в возникновении в системе отопления режима неконтролируемых автоколебаний температуры воздуха в отапливаемом помещении, что снижает ее надежность из-за необходимости регулярной проверки и корректировки настроек органов релейного регулирования температуры воздуха в отапливаемом помещении. Кроме того, применение циркуляционного насоса существенно усложняет и удорожает реализацию данного способа, а также не учитывается влияние изменения температуры наружного воздуха на процесс регулирования.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении надежности и экономичности регулирования температуры воздуха в отапливаемом помещении.

Технический результат достигается тем, что в способе управления режимом работы системы отопления, заключающемся в периодической подаче и прекращении подачи теплоносителя в систему отопления в зависимости от соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении, измеряют температуру наружного воздуха, устанавливают период регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления, подачу теплоносителя в систему отопления и отвод теплоносителя из системы отопления осуществляют в каждом периоде в форме импульсов, длительностью меньшей или равной периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления, длительности импульсов подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления корректируют с учетом соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении, а также с учетом температуры наружного воздуха, причем импульсы подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления чередуют, при этом импульс подачи теплоносителя в систему отопления направляют по подающему трубопроводу в смесительную камеру, вытесненный из обратного трубопровода теплоноситель подают в расширительный бак, а во время действия импульса отвода теплоносителя из системы отопления направляют теплоноситель из расширительного бака в смесительную камеру, где смешивают с поданным ранее в смесительную камеру импульсом подачи теплоносителя в систему отопления и направляют теплоноситель в систему отопления. Обеспечивают равенство суммы длительностей импульса подачи теплоносителя в систему отопления и импульса отвода теплоносителя из системы отопления периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления.

Устройство для управления режимом работы системы отопления содержит подающую магистраль, подключенную через первый ключ, подающий трубопровод и смесительную камеру к входу отапливаемого помещения, обратную магистраль, подсоединенную через второй ключ и обратный трубопровод к первому выходу отапливаемого помещения, расширительный бак, блок управления, измеритель температуры наружного воздуха, первый и второй обратные клапаны. Расширительный бак связан через первый обратный клапан с подающим трубопроводом, а через второй обратный клапан соединен с обратным трубопроводом. Второй выход отапливаемого помещения подключен к первому входу блока управления, ко второму входу которого подсоединен измеритель температуры наружного воздуха, первый выход блока управления соединен со вторым входом первого ключа, а второй выход блока управления связан со вторым входом второго ключа.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления режимом работы системы отопления.

Устройство содержит подающую магистраль 1, подключенную через первый ключ 2, подающий трубопровод 3 и смесительную камеру 4 к входу отапливаемого помещения 5, обратную магистраль 6, подсоединенную через второй ключ 7 и обратный трубопровод 8 к первому выходу отапливаемого помещения 5, расширительный бак 9, блок управления 10, измеритель температуры наружного воздуха 11, первый обратный клапан 12 и второй обратный клапан 13. Расширительный бак 9 связан через первый обратный клапан 12 с подающим трубопроводом 3, а через второй обратный клапан 13 соединен с обратным трубопроводом 8. Второй выход отапливаемого помещения 5 подключен к входу блока управления 10, ко второму входу которого подсоединен измеритель температуры наружного воздуха 11, первый выход блока управления 10 соединен со вторым входом первого ключа 2, а второй выход блока управления 10 связан со вторым входом второго ключа 7.

Реализующее способ устройство работает следующим образом.

Предварительно в блоке управления 10 устанавливают период регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5 в зависимости от допустимой частоты включения первого ключа 2 и второго ключа 7, в качестве которых могут, например, использоваться нормально открытые отсечные электромагнитные клапаны, и от тепловой инерции системы отопления отапливаемого помещения 5, а также задаются на первом периоде регулирования длительности импульсов подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5, меньшие или равные периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5.

В исходном состоянии первый ключ 2 открыт, а второй ключ 7 закрыт.

Импульс подачи теплоносителя из подающей магистрали 1 под давлением Р_п через первый ключ 2, подающий трубопровод 3 и смесительную камеру 4 поступает в систему отопления отапливаемого помещения 5, вытесняя остывший теплоноситель из обратного трубопровода 8 через второй обратный клапан 13 в расширительный бак 9. Давление теплоносителя в расширительном баке 9 равно Р_п>Р_о, где Р_о - давление теплоносителя в обратной магистрали 6.

Через промежуток времени, равный заданной блоком управления 10 длительности импульса подачи теплоносителя в систему отопления отапливаемого помещения 5, первый ключ 2 закрывается, и теплоноситель не поступает в систему отопления отапливаемого помещения 5. Блок управления 10 открывает второй ключ 7 и теплоноситель под давлением Р_п из расширительного бака 9 через первый обратный клапан 12 поступает в смесительную камеру 4, где в результате смешения с ранее поданным импульсом подачи теплоносителя температура теплоносителя снижается, а теплоноситель из обратного трубопровода 8 вытесняется (Р_п>Р_о) в обратную магистраль 6.

Через промежуток времени, равный заданной блоком управления 10 длительности импульса отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5, второй ключ 7 закрывается. Блок управления 10 открывает первый ключ 2 и процесс регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5 возобновляется.

Длительности импульсов подачи теплоносителя в систему отопления и отапливаемого помещения 5 и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5 устанавливаются меньшими или равными периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5.

Суммы длительностей импульса подачи теплоносителя в систему отопления и импульса отвода теплоносителя из системы отопления устанавливаются равными периоду регулирования подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5.

Для увеличения температуры теплоносителя в системе отопления отапливаемого помещения 5 увеличивается длительность импульса подачи теплоносителя в систему отопления и уменьшается длительность импульса отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5.

Соответственно, для уменьшения температуры теплоносителя в системе отопления отапливаемого помещения 5 уменьшается длительность импульса подачи теплоносителя в систему отопления и увеличивается длительность импульса отвода теплоносителя из системы отопления отапливаемого помещения 5.

Коррекция длительности импульсов подачи теплоносителя в систему отопления и отвода теплоносителя из системы отопления осуществляется блоком управления 10 с учетом соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении 5, а также в зависимости от температуры наружного воздуха, контролируемой измерителем температуры наружного воздуха 11.

Например, температура теплоносителя в системе отопления отапливаемого помещения 5 уменьшается с ростом фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении 5 и с ростом температуры наружного воздуха.

В случае неработоспособности устройства, реализующего предлагаемый способ управления режимом работы системы отопления, подача теплоносителя в систему отопления отапливаемого помещения 5 сохранится через нормально-открытые первый ключ 2 и второй ключ 7.

Таким образом, учитывая низкую энергоемкость электромагнитного клапана и блока управления, реализация предложенного способа позволяет обеспечить высокую надежность и экономичность регулирования температуры воздуха в отапливаемом помещении.