RU2232352C2 - Heat supply object monitoring method and process for testing heating system of buildings - Google Patents
Heat supply object monitoring method and process for testing heating system of buildings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2232352C2 RU2232352C2 RU2002104988/06A RU2002104988A RU2232352C2 RU 2232352 C2 RU2232352 C2 RU 2232352C2 RU 2002104988/06 A RU2002104988/06 A RU 2002104988/06A RU 2002104988 A RU2002104988 A RU 2002104988A RU 2232352 C2 RU2232352 C2 RU 2232352C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heating
- time
- spectrum
- fluctuations
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится с способам автоматизированного контроля температурных процессов в объектах теплоснабжения с использованием персональных компьютеров и способам контроля систем отопления промышленных, гражданских и жилых зданий, в частности, к методам тестирования работоспособности систем водяного отопления зданий, подключенных к индивидуальным, центральным или централизованным источникам тепла.The invention relates to methods for automated control of temperature processes in heat supply facilities using personal computers and methods for monitoring heating systems of industrial, civil and residential buildings, in particular, to methods for testing the operability of water heating systems of buildings connected to individual, central or centralized heat sources.
Уровень техники.The level of technology.
Известно, что в бывшем СССР для целей теплоснабжения расходовалось более 1/4 всего добывавшегося в стране топлива, 1/3 которого тратилась на теплоснабжение жилых и общественных зданий. С целью снижения материальных и энергетических ресурсов еще в конце 80-х годов, помимо централизации источников теплоснабжения, рассматривались, в частности, такие магистральные направления научно-технического прогресса в отопительной технике, как снижение материалоемкости отопительного оборудования за счет применения высококачественных материалов, снижение энергоемкости систем отопления за счет повышения теплотехнических показателей ограждающих конструкций зданий, автоматизации процессов регулирования систем отопления, использования автономных малогабаритных теплогенераторов и др. (А.Я. Ткачук Проектирование систем водяного отопления. - Киев: Вища школа, 1989).It is known that in the former USSR, more than 1/4 of the total fuel produced in the country was spent for heat supply, 1/3 of which was spent on heat supply to residential and public buildings. In order to reduce material and energy resources as early as the end of the 80s, in addition to centralizing heat supply sources, we examined, in particular, such main areas of scientific and technological progress in heating technology as reducing the material consumption of heating equipment through the use of high-quality materials, reducing the energy consumption of systems heating by increasing the thermal performance of building envelopes, automation of the regulation of heating systems, using of autonomous small-sized heat generators, etc. (A.Ya. Tkachuk Designing of water heating systems. - Kiev: Vishcha school, 1989).
Ограждающие конструкции жилых и общественных зданий проектируют в зависимости от физических свойств выбранных материалов, архитектурно-конструктивных решений, температурно-влажностного режима воздуха в здании и климатических характеристик района строительства в соответствии с нормами сопротивления теплопередаче, паровоздухопроницанию. Ограждающие конструкции рассчитывают в соответствии с требованиями санитарных норм и правил (СНиП) по разделам “Строительная теплотехника” и “Строительная климатология и геофизика”. При расчете с целью выбора ограждающих конструкций по их теплоизолирующим свойствам следует иметь в виду, что ограждающие конструкции обладают способностью в большей или меньшей степени компенсировать кратковременные колебания температуры наружного воздуха. С учетом этого расчетную зимнюю температуру наружного воздуха принимают в зависимости от безразмерной величины Д тепловой инерции ограждения: при Д≤1,5 - практически безынерционная ограждающая конструкция; при 1,5<Д≤4 - малая инерционность, при 4<Д<7 - средняя и при Д>7 - большая.The enclosing structures of residential and public buildings are designed depending on the physical properties of the selected materials, architectural and structural solutions, the temperature and humidity of the air in the building and the climatic characteristics of the construction area in accordance with the norms of resistance to heat transfer, vapor and air permeation. Building envelopes are calculated in accordance with the requirements of sanitary norms and rules (SNiP) in the sections “Construction Heat Engineering” and “Construction Climatology and Geophysics”. When calculating for the purpose of choosing building envelopes according to their heat-insulating properties, it should be borne in mind that building envelopes have the ability to more or less compensate for short-term fluctuations in the temperature of the outside air. With this in mind, the calculated winter temperature of the outdoor air is taken depending on the dimensionless value D of the thermal inertia of the fence: at D≤1.5, an almost inertia-free enclosing structure; at 1.5 <D≤4 - low inertia, at 4 <D <7 - medium and at D> 7 - large.
Применяемые до настоящего времени расчеты системы водяного отопления зданий также носят приближенный характер, а для выявления реальных данных необходимы масштабные контрольные температурные и теплотехнические измерения по каждой конкретной системе отопления и ее системе регулирования в условиях эксплуатации. Это обусловлено тем, что применяемые в строительстве методы оценки тепловой эффективности зданий основаны преимущественно на эмпирических зависимостях. В частности, применяется такой расчетный параметр, как удельный расход тепла на отопление 1 м2 жилой площади при заданных расчетных температурах наружного воздуха. Он является обобщенным показателем тепловой эффективности зданий в зависимости от этажности и температуры наружного воздуха для определенных географических широт, например, от -5°С до -40°С. Укрупненными показателями теплопотерь руководствуются при определении тепловой нагрузки на системы теплоснабжения, а также при теплотехнической оценке зданий путем сравнения практических теплопотерь с нормативными (см., например, А.Я. Ткачук. Проектирование систем водяного отопления. - Киев: Вища школа, 1989).The calculations used so far for the water heating system of buildings are also approximate, and large-scale temperature and heat control measurements for each specific heating system and its regulation system in operating conditions are needed to reveal real data. This is due to the fact that the methods used in construction for assessing the thermal efficiency of buildings are based primarily on empirical dependencies. In particular, such a calculated parameter is used as the specific heat consumption for heating 1 m 2 of living space at specified design temperatures of the outdoor air. It is a generalized indicator of the thermal efficiency of buildings depending on the number of storeys and the outdoor temperature for certain geographical latitudes, for example, from -5 ° C to -40 ° C. The aggregate indicators of heat loss are guided in determining the heat load on the heat supply systems, as well as in the heat engineering assessment of buildings by comparing practical heat losses with standard ones (see, for example, A.Ya. Tkachuk. Design of water heating systems. - Kiev: Vishka shkola, 1989).
В соблюдении заданных санитарно-гигиенических условий среды помещений наряду с системами отопления значительную роль играют наружные ограждения зданий и солнцезащитные устройства, поскольку они ослабляют влияние изменчивой погоды на среду помещений. Для жарких районов со среднемесячной температурой +21°С и выше рассчитывается также тепловая устойчивость ограждений к солнечной радиации. Для зданий жилых, больничных учреждений и т.п. ограждающие конструкции с тепловой инерцией наружных стен менее 4 и покрытий менее 5 должны иметь такую теплоустойчивость, при которой амплитуда колебания их внутренней поверхности не превышает допустимую.In compliance with the specified sanitary and hygienic conditions of the indoor environment, along with the heating systems, a significant role is played by the outdoor fencing of buildings and sunscreens, since they weaken the influence of variable weather on the indoor environment. For hot areas with a monthly average temperature of + 21 ° C and above, the thermal resistance of fences to solar radiation is also calculated. For buildings of residential, hospital facilities, etc. building envelopes with a thermal inertia of the outer walls of less than 4 and coatings of less than 5 should have such heat resistance at which the amplitude of oscillation of their inner surface does not exceed the permissible.
Следовательно, с учетом большого числа эмпирических данных здания проектируют, согласно требованиям СНиП, с таким расчетом, чтобы обеспечивалась минимизация приведенных затрат, учитывающих как затраты на строительство, так и затраты на отопление помещений в зимний период. (Г.В. Русланов, М.Я. Розкин, Э.Л. Ямпольский. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий. Проектирование. Справочник. - Киев, Будiвельник, 1983, стр. 3-37).Therefore, taking into account a large number of empirical data, buildings are designed, according to the requirements of SNiP, in such a way that minimized reduced costs are taken into account, taking into account both construction costs and heating costs in winter. (G.V. Ruslanov, M.Ya. Rozkin, E.L. Yampolsky. Heating and ventilation of residential and civil buildings. Design. Reference book. - Kiev, Budivelnik, 1983, p. 3-37).
При обследовании состояния тепловых сетей и ограждающих конструкций зданий проводятся как дистанционные тепловизионные, так и контактные теплометрические измерения (см. например, В.В. Исаев, Н.Н. Шаповалов. Системы теплоснабжения - оперативный контроль. - Жилищно-коммунальное хозяйство, 1998, №4. С.29-31; Ю.I.Чайка. Удосконалення методики розрахунку нестацiонарного тепловологicного стану огороджуючих конструкцiй будiвель. Автореферат кандидатськоi дисертацii. Харкiвський державний технiчний унiверситет будiвництва та архiтектури. Харкiв, 1997). Однако для осуществления масштабного теплового мониторинга теплосетей и зданий еще не хватает достаточно дешевого приборного обеспечения, к тому же методики проведения таких обследований детально не разработаны.When examining the state of heating networks and building envelopes, both remote thermal imaging and contact thermometric measurements are carried out (see, for example, VV Isaev, NN Shapovalov. Heat supply systems - operational control. - Housing and communal services, 1998, No. 4. P.29-31; Yu.I. Chaika. A more detailed methodology for the development of a non-stationary thermologic camp for a building construction alarm. Abstract of a candidate dissertation. Kharkiv State Technical University. Architecture and Architecture. 1997. However, for the implementation of large-scale thermal monitoring of heating networks and buildings, there is still not enough cheap instrumentation, moreover, the methods for conducting such inspections have not been developed in detail.
Современные автоматизированные системы контроля и управления технологическими процессами (АСУТП) для нужд теплоснабжения по выполняемым задачам можно разделить на три группы: системы, осуществляющие учет и контроль (измерительные системы); системы, осуществляющие автоматическое управление; комбинированные системы, выполняющие обе эти функции.Modern automated systems for monitoring and control of technological processes (APCS) for the needs of heat supply for the tasks performed can be divided into three groups: systems that record and control (measuring systems); automatic control systems; combined systems that perform both of these functions.
Для проведения постоянного или хотя бы контрольного мониторинга зданий и сооружений в первую очередь нужны дешевые и надежные первичные преобразователи (датчики); накапливающие и обрабатывающие системы - в лице персональных компьютеров - уже есть, и они доказали свою надежность.To conduct continuous or at least monitoring monitoring of buildings and structures, first of all, cheap and reliable primary converters (sensors) are needed; accumulating and processing systems - represented by personal computers - already exist, and they have proven their reliability.
Слабой стороной систем сбора и обработки данных до настоящего времени являются датчики и каналы связи. Существенно, чтобы датчик имел возможность преобразовать измеренную им аналоговую величину в цифровой код и по каналам связи передать этот код накапливающему и обрабатывающему устройству, т.е. измерительный преобразователь должен быть телеметрическим.To date, sensors and communication channels are a weakness of data acquisition and processing systems. It is essential that the sensor has the ability to convert the analog value measured by it into a digital code and transmit this code to the accumulating and processing device via communication channels, i.e. transmitter must be telemetric.
Недавно авторами была предложена однопроводная технология и система распределенного температурного мониторинга на основе компьютерной системы сбора и обработки информации с использованием набора специальных датчиков американской фирмы Dallas Semiconductor, когда осуществляется контроль температуры во многих точках протяженного объекта или большого числа объектов, расположенных на удалении друг от друга (А.С. Карначев, В.А. Белошенко, В.И. Титиевский. Микролокальные сети. Донецк: Изд. Норд Компьютер, 2000.). В главе 6 (стр. 147-164) указанной книги приведены примеры использования проводной технологии для температурного мониторинга объектов коммунального хозяйства, что позволяет облегчить задачу оперативного контроля изменения температуры в нестационарном режиме. Однако именно наличие провода для связи с датчиком накладывает известные ограничения на применение предложенной технологии, например, для осуществления одновременного контроля систем отопления в ряде районов большого города перед началом отопительного сезона.Recently, the authors proposed a single-wire technology and a distributed temperature monitoring system based on a computer system for collecting and processing information using a set of special sensors by the American company Dallas Semiconductor, when temperature is monitored at many points of an extended object or a large number of objects located at a distance from each other ( AS Karnachev, VA Beloshenko, VI Titievsky. Microlocal networks. Donetsk: Publishing house Nord Computer, 2000.). Chapter 6 (p. 147-164) of this book gives examples of using wired technology for temperature monitoring of public utilities, which makes it easier to quickly monitor temperature changes in unsteady mode. However, it is the presence of a wire for communication with the sensor that imposes certain limitations on the application of the proposed technology, for example, for the simultaneous monitoring of heating systems in a number of areas of a large city before the start of the heating season.
Общими признаками заявляемого изобретения на способ мониторинга объектов теплоснабжения и прототипа являются:Common features of the claimed invention on a method for monitoring heat supply objects and a prototype are:
- установка телеметрических температурных датчиков в выбранных точках исследуемого объекта;- installation of telemetric temperature sensors at selected points of the investigated object;
- измерение изменения температур в течение представительного периода времени;- measurement of temperature changes over a representative period of time;
- обработка и объективизация записанной информации с помощью компьютера.- processing and objectification of recorded information using a computer.
С целью получения экономии тепла и энергии важной задачей является совершенствование способов контроля систем отопления зданий. В зависимости от индивидуального, центрального или централизованного способа подачи горячей воды для отопления известны многочисленные способы регулирования температуры воздуха в зданиях или способы регулирования систем отопления, в которых в качестве порождающего теплового процесса для подачи регулирующего воздействия, как правило, используют температуру наружного воздуха, а в качестве производного процесса измеряют одну или несколько температур, например, температуру трубы, подающей горячую воду, температуру радиаторов отопления в помещениях, температуру обратной трубы, температуру воздуха в помещениях и т.п. В силу выбора одного или даже нескольких из указанных выше температурных параметров в качестве управляющего регулирующего воздействия настройка системы регулирования не является гибкой, поэтому возможны как “перетоп”, так и “недотоп” здания. Все более широкое распространение получают автономные отопительные системы и так называемые крышные котельные с котлами на газовых модулях с тепловой мощностью от 0,1 до 4,5 МВт, имеющие высокий уровень автоматизации. При их использовании расход тепла на теплоснабжение зданий на 10-20% ниже по сравнению с централизованными системами, что прежде всего обусловлено повышенным КПД котлов и снижением потерь на транспортировку тепловой энергии. Система регулирования подачи газа работает по сигналам от датчика температуры наружного воздуха (см. С.Н. Булгаков и др. Централизованные или децентрализованные системы теплоснабжения: проблемы выбора. - Промышленное и гражданское строительство, 1998, №3, с.20-21).In order to obtain heat and energy savings, an important task is to improve the control methods of heating systems in buildings. Depending on the individual, central or centralized method of supplying hot water for heating, there are many known methods of regulating air temperature in buildings or methods of regulating heating systems, in which, as a rule, the outside temperature is used as the generating heat process for supplying a regulating effect, and in as a derivative of the process, one or several temperatures are measured, for example, the temperature of the pipe supplying hot water, the temperature of the heating radiators I am on the premises, the temperature of the return pipe, the temperature of the air in the rooms, etc. Due to the choice of one or even several of the above temperature parameters as the controlling regulatory action, the adjustment of the control system is not flexible, therefore, both “overflow” and “underflow” of the building are possible. Autonomous heating systems and the so-called roof boiler rooms with gas module boilers with a thermal power of 0.1 to 4.5 MW, which have a high level of automation, are becoming increasingly widespread. When they are used, the heat consumption for heat supply to buildings is 10-20% lower compared to centralized systems, which is primarily due to the increased efficiency of boilers and reduced losses for the transportation of thermal energy. The gas supply control system operates according to signals from an outdoor temperature sensor (see S. N. Bulgakov et al. Centralized or decentralized heat supply systems: problems of choice. - Industrial and Civil Engineering, 1998, No. 3, pp. 20-21).
Необходимо отметить, что обязательным этапом в работе систем отопления перед началом отопительного сезона является настройка системы регулирования температуры горячей воды, а также регулировка гидравлической сети для выбранных граничных режимов работы, проверка качества ремонта, контроль отсутствия в сети завоздушенных участков и т.п. Изучение по этой проблеме изобретений по авт. св. СССР за период с 70-х годов свидетельствует, что определяющей тенденцией для оптимального регулирования систем отопления является их усложнение и подбор соответствующих комплексных интегральных критериев. Так, например, известен способ регулирования отпуска тепла путем изменения температуры воды в зависимости только от температуры наружного воздуха, описанный в книге: Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергия, 1975. Известен способ центрального регулирования отпуска тепла от источника теплоснабжения путем ступенчатого изменения расхода сетевой воды и ее температуры в подающей и обратной теплоцентралях в зависимости от температуры наружного воздуха (а.с. СССР №1105736, F 24 D 3/00, бюл. №28, 1984).It should be noted that the obligatory step in the operation of heating systems before the start of the heating season is the adjustment of the hot water temperature control system, as well as the adjustment of the hydraulic network for the selected boundary operating modes, checking the quality of repair, checking the absence of air-conditioned sections in the network, etc. The study on this problem of inventions by ed. St. The USSR for the period from the 70s shows that the determining trend for the optimal regulation of heating systems is their complication and the selection of appropriate integrated integrated criteria. So, for example, there is a known method of regulating heat supply by changing the water temperature depending only on the outdoor temperature, described in the book: Sokolov E.Ya. Heating and heating networks. - M .: Energy, 1975. There is a method of centrally controlling the heat supply from a heat supply source by stepwise changing the flow rate of network water and its temperature in the supply and return heating centers depending on the outdoor temperature (AS USSR No. 1105736, F 24
По а.с. СССР №503093, F 24 D 3/00, 1976 известен способ регулирования отопительной системы, основанный на поддержании заданной температуры в отапливаемом помещении. Основным фактором комфортности помещений является именно температура помещения. Это комплексный параметр, при котором наблюдается состояние комфорта для человека. Этот параметр обуславливает как температуру воздуха внутри помещения, так и температуру всех поверхностей, обращенных внутрь помещения, и в значительной мере зависит от относительной влажности воздуха, а также от его скорости. Недостатком является то, что указанный способ не может быть эффективно использован для многоэтажных зданий массового строительства.By A.S. USSR No. 503093, F 24
По а.с. СССР №546760, F 24 D 3/00,1973 известен также не показавший высокой эффективности способ регулирования системы отопления на основе измерения температуры наружного воздуха и температуры обратной воды. В качестве его совершенствования по а.с. СССР №657221, F 24 D 3/00, 1976 было предложено вычислять регулирующий параметр в виде полусуммы температур наружного воздуха и обратной воды с последующей стабилизацией вычисленной полусуммы температур изменением расхода или температуры горячей воды.By A.S. USSR No. 546760, F 24
По а.с. СССР №1241029, F 24 D 3/00, 3/02, 1986 предложен способ регулирования работы системы водяного отопления путем прокачивания теплоносителя циркуляционным насосом с отключением его на периодически повторяющиеся промежутки времени, длительность которых определяется соотношением фактической температуры отапливаемого помещения и заданной температуры. В этом случае для сокращения времени работы насоса используется теплоаккумулирующая способность ограждающих элементов и конструкций здания.By A.S. USSR No. 1241029, F 24
В качестве примера тенденции развития усложненных систем регулирования следует привести а.с. СССР №974044, F 24 D 3/00, 1980, согласно которому для плавной автоматической регулировки отопительной нагрузки при централизованном теплоснабжении здания с подающим и обратным трубопроводом введен усовершенствованный блок контроля в виде модели здания, которая получает тепло в количестве, пропорциональном расходу тепла на отопление здания, до тех пор, пока внутри модели и соответственно внутри отапливаемого здания не установится заданная внутренняя температура. Это в некоторой мере позволяет уменьшить расход тепла за счет уменьшения “перетопов”, имеющих место в современных системах теплоснабжения. Однако способ не лишен целого ряда недостатков, в первую очередь, из-за несовершенства модели конструкции здания.As an example, trends in the development of sophisticated regulatory systems should be given as. USSR No. 974044, F 24
Из приведенного анализа уровня техники следует, что система отопления здания, управляемая системой регулирования в зависимости от изменения температуры наружного воздуха, на практике является сложной для оптимального регулирования системой, поскольку значительную роль играет тепловая составляющая ограждения и целый ряд других переменных факторов. Поэтому продолжает оставаться актуальной задача выбора комплексных критериев для оценки отрегулированности реальной системы отопления.From the above analysis of the prior art it follows that the heating system of a building, controlled by a control system depending on changes in the outside temperature, is in practice difficult for optimal control of the system, since the thermal component of the fence and a number of other variable factors play a significant role. Therefore, the task of choosing complex criteria for assessing the adjustment of a real heating system continues to be relevant.
В качестве наиболее близкого аналога - прототипа принят один из методов расчета теплопередачи в нестационарном режиме - аналитический метод расчета путем расчленения на синусоидальные режимы (А.М. Педько. Метод теплотехнической оценки помещений и конструкций. - Киев: Изд-во при Киевском госуниверситете, Изд-во Объед. Вища школа, 1980, с. 3-37). Известна теория синусоидальных колебаний, предложенная французским ученым Фурье и названная как ряды Фурье, нашедшая широкое применение в электротехнике (переменный ток, высокие частоты, радиотелеграфия и т.п.), в анализе речевых сигналов, в тепловых задачах. Кривые периодического теплового воздействия, как и всякая кривая, могут быть по способу Фурье представлены в виде суммы ряда гармонических кривых, т.е. изменяющихся по закону синуса или косинуса, совершающих колебания с различными периодами около горизонтальной прямой, соответствующей средней температуре за данный отрезок времени. Фурье-анализ в строительной теплотехнике применяется для расчета функций влияния для ограждающих конструкций. Сначала находится функция от времени g(z) при нагреве ограждения на 1°С внутри помещения, а затем функция е(z) в случае нагрева ограждения на 1°С снаружи. При стационарном режиме, по истечении необходимого времени значения функций g(z) и е(z) совпадают и становятся равным коэффициенту теплопередачи.As the closest analogue - prototype, one of the methods for calculating heat transfer in an unsteady mode is adopted - the analytical method of calculation by partitioning into sinusoidal modes (A.M. Pedko. Method of heat engineering assessment of rooms and structures. - Kiev: Publishing House at Kiev State University, Publishing House -In Combined Food School, 1980, p. 3-37). The theory of sinusoidal oscillations, proposed by the French scientist Fourier and called the Fourier series, has found wide application in electrical engineering (alternating current, high frequencies, wireless telegraphy, etc.), in the analysis of speech signals, in thermal problems. Curves of periodic thermal action, like any curve, can be represented by the Fourier method as the sum of a series of harmonic curves, i.e. changing according to the law of sine or cosine, oscillating with different periods around a horizontal line corresponding to the average temperature for a given period of time. Fourier analysis in building heat engineering is used to calculate the influence functions for building envelopes. First, find the function of time g (z) when the fence is heated 1 ° C indoors, and then the function e (z) when the fence is heated 1 ° C outside. In stationary mode, after the required time, the values of the functions g (z) and e (z) coincide and become equal to the heat transfer coefficient.
Этот пример показывает, что обычно внутренние и наружные температуры можно привести к форме, развертываемой в ряд Фурье, а каждый член ряда, отвечающий синусоидальному режиму, трактовать отдельно. Для каждой гармоники получают кривые изменения температуры и теплового потока во всех точках, в частности, температуры воздуха и поверхностей, поскольку их изменения имеют одинаковый период с исходной температурой, но ослаблены и сдвинуты по фазе.This example shows that usually internal and external temperatures can be reduced to a form that can be deployed in a Fourier series, and each member of the series corresponding to a sinusoidal regime can be treated separately. For each harmonic, curves of changes in temperature and heat flux at all points are obtained, in particular, air and surface temperatures, since their changes have the same period with the initial temperature, but are weakened and shifted in phase.
В жилых домах тепловой режим обычно именно периодический: суточное изменение наружных температур и солнечного облучения, суточные колебания в подаче тепла в помещениях и т.п. В прототипе указывается, что достаточно использования 4-х гармоник для обеспечения приемлемой точности. Период в 8-12 суток также является представительным, в течение которого кривая теплопередачи многократно повторяется. Длительность указанного представительного отрезка времени выбирается в зависимости от теплоемкости ограждения.In residential buildings, the thermal regime is usually just periodic: the daily change in external temperatures and solar radiation, the daily fluctuations in the heat supply in the rooms, etc. The prototype indicates that using 4 harmonics is sufficient to ensure acceptable accuracy. A period of 8-12 days is also representative, during which the heat transfer curve is repeated many times. The duration of the specified representative length of time is selected depending on the heat capacity of the fence.
К недостаткам этого метода можно отнести принятые допущения в исходных гипотезах: предполагают, что воздухообмен постоянный, т.е. не зависит от открывания окон и т.п.; коэффициенты теплообмена возле поверхностей постоянны, в то время как у горизонтальных ограждений они зависят от направления теплового потока. Кроме того, не выделены комплексные параметры для оценки отрегулированности системы.The disadvantages of this method include the accepted assumptions in the initial hypotheses: they suggest that the air exchange is constant, i.e. does not depend on opening windows, etc .; heat transfer coefficients near surfaces are constant, while for horizontal fences they depend on the direction of heat flow. In addition, no comprehensive parameters have been identified for assessing the system’s regulation.
Общими признаками прототипа и заявляемого изобретения применительно к задаче тестирования системы отопления здания являются следующие:Common features of the prototype and the claimed invention in relation to the task of testing the building heating system are the following:
- измерение в течение представительного периода времени изменения температуры наружного воздуха в качестве порождающего параметра процесса регулирования;- measurement over a representative period of time, changes in the temperature of the outdoor air as a generating parameter of the regulation process;
- измерение заданных температур, производных от изменения температур наружного воздуха, необходимых для обеспечения оптимального функционирования системы;- measurement of set temperatures, derived from changes in outdoor temperatures, necessary to ensure optimal functioning of the system;
- оценка ее отрегулированности.- an assessment of its regulation.
В основу изобретения поставлена задача разработки такого усовершенствованного способа мониторинга и контроля системы отопления зданий, в котором за счет методологии температурных измерений и обработки результатов измерений обеспечивается повышение точности и объективизация измерений с получением ряда интегральных количественных характеристик эффективности системы, учитывающих влияние ограждающих конструкций здания и др. влияния, и за счет этого достигается возможность сертификации одновременно любого числа систем отопления и конкретных помещений в реальных условиях эксплуатации.The basis of the invention is the task of developing such an improved method for monitoring and control of a building heating system, in which, due to the methodology of temperature measurements and processing of measurement results, it is possible to increase the accuracy and objectification of measurements to obtain a number of integral quantitative characteristics of the effectiveness of the system, taking into account the influence of the building envelope, etc. influence, and due to this it is possible to certify simultaneously any number of heating systems and nkretnyh premises under real operating conditions.
Поставленная задача решается двумя изобретениями, связанными единством решаемой задачи.The problem is solved by two inventions related to the unity of the problem.
Поставленная задача решается тем, что в способе мониторинга объектов теплоснабжения, заключающемся в установке телеметрических температурных датчиков в выбранных точках объекта измерения, измерении изменения температур порождающего и производных процессов в течение выбранного представительного периода времени, обработке и объективизации записанной информации с помощью компьютера, согласно изобретению в качестве телеметрических температурных датчиков используют электронные термохронные датчики-накопители, программируют их на синхронный старт, единый для всех датчиков временной интервал между соседними замерами и фиксированный период длительности наблюдений, равный представительному периоду времени с привязкой к реальному времени, посредством компьютерной обработки накопленных измерений, кратных целой степени двойки, записывают температурно-временные зависимости, с помощью быстрого преобразования Фурье представляют указанные температурно-временные зависимости как функции частоты, оценивают отношения спектральных мощностей порождающего и выбранных производных температурных процессов, выбирают действенное число гармоник порождающего температурного процесса, в которых сосредоточена большая часть мощности температурных колебаний, например 90%, и с учетом коэффициента корреляции определяют соответствие спектральных составов порождающего и производного температурных процессов, об эффективности температурных процессов судят по величине отношений интегральных мощностей колебаний температур в спектрах двух попарно выбранных связанных температурных процессов.The problem is solved in that in the method of monitoring heat supply objects, which consists in installing telemetric temperature sensors at selected points of the measurement object, measuring the temperature changes of the generating and derivative processes over a selected representative period of time, processing and objectification of recorded information using a computer, according to the invention in As telemetric temperature sensors, electronic thermochronous storage sensors are used, they are programmed with synchronous start, a single time interval between adjacent measurements for all sensors and a fixed period of observation duration equal to a representative time period with reference to real time, temperature-time dependences are recorded by computer processing the accumulated measurements that are multiples of an integer power of two, using the fast Fourier transform represent the indicated temperature-time dependences as a function of frequency; evaluate the ratio of the spectral powers of the generating and selected of the original temperature processes, choose the effective number of harmonics of the generating temperature process, in which the majority of the power of temperature fluctuations is concentrated, for example 90%, and taking into account the correlation coefficient determine the correspondence of the spectral compositions of the generating and derivative temperature processes, the efficiency of temperature processes is judged by the value of the ratio of integral powers temperature fluctuations in the spectra of two pairwise selected coupled temperature processes.
Перечисленные признаки составляют сущность изобретения, т.к. являются необходимыми в любых вариантах реализации изобретения и достаточными для достижения поставленной задачи.These signs are the essence of the invention, because are necessary in any embodiment of the invention and sufficient to achieve the task.
Поставленная задача также решается тем, что в способе контроля системы отопления зданий, заключающемся в измерении в течение представительного периода времени изменения температуры наружного воздуха в качестве порождающего параметра процесса регулирования, измерении заданных температур, производных от изменения температуры наружного воздуха, необходимых для обеспечения оптимального функционирования системы и оценке ее отрегулированности, согласно изобретению осуществляют распределенный синхронный мониторинг системы, для чего размещают электронные термохронные датчики-накопители для измерения температуры наружного воздуха и заданных температур в составе температуры подающей трубы, температуры радиаторов отопления и воздуха в помещениях соответствующих этажей, температуры обратной трубы, об эффективности системы отопления судят по величине числового параметра, определяемого как отношение интегральной мощности спектра колебаний температуры подающей трубы к интегральной мощности спектра колебаний температуры наружного воздуха, показывающего необходимую величину повышения температуры теплоносителя на каждый 1°С снижения температуры наружного воздуха, об эффективности отопления конкретного помещения судят по величине числового параметра, определяемого как отношение интегральной мощности спектра колебаний температуры радиаторов отопления в указанном помещении к интегральной мощности колебаний температуры спектра подающей трубы, при этом в хорошо отрегулированной системе отопления действенное число гармоник в спектре колебаний температуры воздуха в конкретном помещении не должно превышать такового в спектре колебаний температуры наружного воздуха.The problem is also solved by the fact that in the method of monitoring the heating system of buildings, which consists in measuring over a representative period of time the change in the temperature of the outdoor air as a generating parameter of the control process, measuring the set temperatures derived from changes in the temperature of the outdoor air necessary to ensure optimal functioning of the system and assessment of its adjustment, according to the invention carry out distributed synchronous monitoring of the system, for which p they place electronic thermochronous storage sensors to measure the temperature of the outdoor air and the set temperatures as part of the temperature of the supply pipe, the temperature of the heating radiators and air in the rooms of the corresponding floors, the temperature of the return pipe, the efficiency of the heating system is judged by the value of the numerical parameter, defined as the ratio of the integral power of the spectrum fluctuations in the temperature of the supply pipe to the integrated power of the spectrum of fluctuations in the temperature of the outdoor air, showing the necessary the magnitude of the increase in the temperature of the coolant for every 1 ° C of lowering the temperature of the outdoor air, the heating efficiency of a particular room is judged by the value of a numerical parameter, defined as the ratio of the integrated power of the spectrum of temperature fluctuations of heating radiators in the specified room to the integrated power of temperature fluctuation of the spectrum of the supply pipe a well-regulated heating system, the effective number of harmonics in the spectrum of fluctuations in air temperature in a particular room should not exceed that in the spectrum of outdoor temperature fluctuations.
Конкретным отличием является то, что об инерционности системы отопления судят по результатам дифференцирования температурно-временных зависимостей по времени и по полученным пикам первых производных определяют временное запаздывание регулирующего воздействия в различных точках системы отопления по отношению к моменту его возникновения на подающей трубе.A specific difference is that the inertia of the heating system is judged by differentiating the temperature-time dependences with respect to time and the obtained peaks of the first derivatives determine the time delay of the control action at various points of the heating system with respect to the moment of its occurrence on the supply pipe.
Конкретным отличием также является то, что для оценки инерционности и восприимчивости системы отопления к активным регулирующим воздействиям температуру подающей трубы скачком переводят в режим минимальной мощности, выдерживают в этом режиме, например, 12 часов, затем вновь скачком повышают температуру подающей трубы на 10°С с последующей выдержкой в течение 12 часов, повторяют серию указанных скачков до выхода на температуру подающей трубы при нормальном режиме эксплуатации, а о степени отрегулированности системы отопления судят по сохранению корреляции спектров колебаний температуры радиаторов отопления и спектра колебаний температуры подающей трубы при указанном активном воздействии с таковым при пассивном воздействии при регулировании в пределах 5°С.A specific difference is also that, in order to assess the inertia and susceptibility of the heating system to active regulatory influences, the temperature of the supply pipe is abruptly transferred to the minimum power mode, maintained in this mode, for example, for 12 hours, then again the temperature of the supply pipe is again increased by 10 ° С followed by exposure for 12 hours, repeat a series of these jumps until the temperature of the supply pipe is reached during normal operation, and the degree of adjustment of the heating system is judged by injury to the correlation of the spectra of temperature fluctuations of heating radiators and the spectrum of temperature fluctuations of the supply pipe with the specified active impact with that of a passive effect when regulated within 5 ° C.
Указанные особенности реализации не являются обязательными, а наиболее предпочтительны с точки зрения заявителя.These implementation features are not mandatory, but are most preferable from the point of view of the applicant.
Причинно-следственная связь отличительных признаков и достигаемого технического результата заключается в следующем.The causal relationship of the distinguishing features and the achieved technical result is as follows.
Экспериментальное определение эффективности работы отопительной системы здания или комплекса зданий, например, в условиях города в начале отопительного сезона представляет сложную и трудоемкую задачу. Для достижения приемлемой точности измерений необходимо это делать в течение сравнительно длительного времени, близкого к представительному периоду, учитывающему естественные колебания температуры наружного воздуха. Использование электронных термохронных датчиков-накопителей, не требующих специального обслуживания и способных по заданной программе измерять и запоминать температуры, позволяет осуществлять так называемый синхронный распределенный мониторинг систем отопления. Существенным преимуществом указанной системы температурного мониторинга является то, что мониторинг отопительной системы проводится в реальных условиях эксплуатации, благодаря чему можно обеспечить объективизацию измерений путем документирования температурных режимов вплоть до любого заданного помещения с выявлением его особенностей, определяемых архитектурой, теплотехническими свойствами ограждающих конструкций, условиями эксплуатации, а также свойствами непосредственно самой системы отопления. Обработка полученных данных показывает, что для обеспечения точности измерений в пределах ошибки 20% интервал наблюдений естественных колебаний температуры наружного воздуха может быть сокращен в 3-4 раза по сравнению с длительностью представительного периода в 14 суток, типичного для определенного времени года и выбранного региона. В зависимости от решаемой задачи по экспресс-мониторингу длительность периода измерений можно выбирать равной 3,5-4 суткам.The experimental determination of the efficiency of the heating system of a building or a complex of buildings, for example, in urban conditions at the beginning of the heating season, is a difficult and time-consuming task. To achieve acceptable measurement accuracy, it is necessary to do this for a relatively long time, close to a representative period, taking into account the natural fluctuations in the temperature of the outside air. The use of electronic thermochronous storage sensors that do not require special maintenance and are capable of measuring and storing temperatures according to a given program allows the so-called synchronized distributed monitoring of heating systems. A significant advantage of this temperature monitoring system is that the heating system is monitored in real operating conditions, so that it is possible to objectify measurements by documenting temperature conditions up to any given room with revealing its features determined by the architecture, thermal characteristics of the building envelope, operating conditions, as well as the properties of the heating system itself. Processing of the obtained data shows that in order to ensure the accuracy of measurements within a 20% error, the interval of observation of natural fluctuations in the temperature of the outside air can be reduced by 3-4 times compared with the duration of the representative period of 14 days, typical of a certain time of the year and the selected region. Depending on the task of express monitoring, the duration of the measurement period can be chosen equal to 3.5-4 days.
Учитывая, что информационная емкость датчика составляет 2048 измерений, например, за время наблюдения 14 суток, можно зафиксировать изменения температуры с минимальным периодом колебаний в 20 минут, т.к. время между соседними замерами в этом случае составляет 10 минут. Поскольку каждый период наблюдений стандартизован по длительности и количеству равноотстоящих во времени измерений температуры, а каждый замер привязан к реальному времени и все установленные датчики стартуют по программе одновременно, то при указанной метрологической системе возможно сравнивать температурные зависимости разных объектов между собой. Тот факт, что количество измерений в миссии из 2048 измерений представляет собой целую степень двойки (211), позволяет при проведении спектрального анализа температурно-временных зависимостей применить алгоритм быстрого преобразования Фурье.Considering that the information capacity of the sensor is 2048 measurements, for example, during the observation time of 14 days, it is possible to record temperature changes with a minimum oscillation period of 20 minutes, because the time between adjacent measurements in this case is 10 minutes. Since each observation period is standardized by the duration and number of temperature measurements equally spaced in time, and each measurement is tied to real time and all installed sensors start according to the program at the same time, with the indicated metrological system it is possible to compare the temperature dependences of different objects with each other. The fact that the number of measurements in the mission out of 2048 measurements represents a whole power of two (2 11 ) allows us to apply the fast Fourier transform algorithm when performing spectral analysis of temperature-time dependences.
Зависимость температуры объекта от времени можно представить как некую непериодическую функцию времени, заданную в интервале наблюдения, а за пределами этого интервала тождественно равную нулю. Известно также, что такую функцию можно представить не только как функцию времени, но и как функцию частоты (прямое преобразование Фурье). Например, в результате мониторинга получены зависимости от времени температуры наружного воздуха и температуры воздуха в помещении. Проведя преобразование Фурье, можно получить спектры указанных зависимостей. При идеальной тепловой инерции здания в спектре температуры воздуха в помещении должны отсутствовать составляющие спектра колебаний температуры наружного воздуха. На этом основывается предлагаемая в изобретении количественная оценка параметров помещения и здания. Если же здание не идеально, в его спектре будут присутствовать составляющие, характерные для спектра колебаний температуры наружного воздуха. При наличии в сравниваемых спектрах порождающего и производного температурных процессов одинаковых частотных гармоник отношения амплитуд этих гармоник в помещениях к амплитуде соответствующей гармоники в спектре наружного воздуха может служить параметром для количественной оценки тепловой инерции.The dependence of the temperature of the object on time can be represented as a certain non-periodic function of time defined in the observation interval, and identically equal to zero outside this interval. It is also known that such a function can be represented not only as a function of time, but also as a function of frequency (direct Fourier transform). For example, as a result of monitoring, time dependences of the outdoor temperature and indoor air temperature are obtained. Having performed the Fourier transform, one can obtain the spectra of the indicated dependencies. With ideal thermal inertia of the building, the spectrum of the air temperature in the room should not contain the components of the spectrum of fluctuations in the temperature of the outdoor air. On this basis is proposed in the invention a quantitative assessment of the parameters of the room and building. If the building is not perfect, its spectrum will contain components that are characteristic of the spectrum of outdoor temperature fluctuations. In the presence in the compared spectra of the generating and derivative temperature processes of the same frequency harmonics, the ratio of the amplitudes of these harmonics in the rooms to the amplitude of the corresponding harmonic in the spectrum of outdoor air can serve as a parameter for the quantitative estimation of thermal inertia.
Для оценки того, в какой мере спектр колебаний производного температурного процесса связан или повторяет соответствующий спектр температуры наружного воздуха, используют коэффициент корреляции. Применительно к системе отопления, если она хорошо отрегулирована, все управляющие воздействия без искажений передаются в отопительные приборы и спектр колебаний с точностью до масштаба должен быть одинаков во всех точках отопительной системы. Если же в системе отопления имеются воздушные пробки, имеют место несанкционированные отборы теплоносителя, если отдельные ее участки выходят из строя, то спектры различных точек этой системы будут отличаться не только от спектра подающей трубы, но и между собой.To assess the extent to which the vibration spectrum of the derivative of the temperature process is related or repeats the corresponding spectrum of the outdoor temperature, a correlation coefficient is used. With regard to the heating system, if it is well regulated, all control actions without distortion are transmitted to the heating devices and the spectrum of oscillations, accurate to scale, should be the same at all points of the heating system. If there are air jams in the heating system, unauthorized removal of the coolant takes place, if its individual sections fail, then the spectra of various points of this system will differ not only from the spectrum of the supply pipe, but also among themselves.
Таким образом, более полную информацию о системе отопления дает изучение индивидуальных частотных компонентов записываемых температурно-временных рядов, в том числе попарное сравнение таких связанных процессов, как отношение амплитуд колебаний температур воздуха внутри помещений к амплитудам колебаний температуры наружного воздуха; отношение амплитуд колебаний температуры радиаторов отопления в конкретном помещении к амплитудам колебаний температуры подающей трубы; отношения амплитуд колебаний температуры подающей трубы к амплитуде колебаний температуры наружного воздуха. Поэтому для повышения точности оценки количественных параметров возникает задача определения спектров мощности отдельных временных рядов, а также связи между спектрами мощности двух временных рядов. Помимо указанного отношения амплитуд колебаний температуры одной выбранной гармоники, можно оценить число гармоник, в которых сосредоточен выбранный процент мощности температурных колебаний, например 90%, которые можно назвать действенными гармониками.Thus, more complete information about the heating system is provided by the study of individual frequency components of recorded temperature-time series, including pairwise comparison of such related processes as the ratio of the amplitudes of fluctuations in indoor air temperature to the amplitudes of fluctuations in outdoor temperature; the ratio of the amplitudes of the temperature fluctuations of the heating radiators in a particular room to the amplitudes of the temperature fluctuations of the supply pipe; the ratio of the amplitudes of the fluctuations in the temperature of the supply pipe to the amplitude of the fluctuations in the temperature of the outside air. Therefore, to increase the accuracy of estimating quantitative parameters, the problem arises of determining the power spectra of individual time series, as well as the relationship between the power spectra of two time series. In addition to the indicated ratio of the amplitudes of temperature fluctuations of one selected harmonic, one can estimate the number of harmonics in which the selected percentage of the power of temperature fluctuations is concentrated, for example 90%, which can be called effective harmonics.
Таким образом, использование методов спектрального и статистического (корреляционного) анализов позволяет получать прямую информацию о температурных режимах объектов в реальных условиях их эксплуатации, не привлекая никаких дополнительных методик и поправочных коэффициентов.Thus, the use of spectral and statistical (correlation) analysis methods makes it possible to obtain direct information about the temperature conditions of objects in real conditions of their operation, without involving any additional techniques and correction factors.
Применительно к системе отопления необходимо знать, какая доля тепловой энергии, затраченной на подогрев воды, доходит, например, до конкретного радиатора в конкретном помещении. При рассмотрении связи колебаний температур наружного воздуха и подающей трубы существенным является параметр, характеризующий эффективность отопительной системы и определяющий, например, на сколько градусов нужно повысить в данной системе температуру теплоносителя при понижении температуры наружного воздуха на 1°С. Такой параметр определяет отношение интегральных мощностей колебаний температур двух связанных процессов.In relation to a heating system, it is necessary to know what proportion of thermal energy spent on heating water reaches, for example, a specific radiator in a particular room. When considering the relationship between fluctuations in the temperature of the outdoor air and the supply pipe, an essential parameter is the one characterizing the efficiency of the heating system and determining, for example, by how many degrees it is necessary to increase the temperature of the coolant in this system while lowering the temperature of the outdoor air by 1 ° C. Such a parameter determines the ratio of the integral powers of temperature fluctuations of two related processes.
Величина указанного отношения, меньшая единицы, характеризует систему отопления в комбинации с тепловой инерцией ограждающих конструкций как эффективную. Причем в дальнейшем, при накоплении статистических данных по мониторингу указанного класса объектов - систем отопления, представляется возможным использовать данный параметр в системе регулирования отопления.The value of this ratio, less than unity, characterizes the heating system in combination with the thermal inertia of the building envelope as effective. Moreover, in the future, with the accumulation of statistical data on monitoring the indicated class of objects - heating systems, it seems possible to use this parameter in the heating control system.
Сведения, которые подтверждают возможность осуществления изобретения.Information that confirms the possibility of carrying out the invention.
Предложенная система автоматического температурного мониторинга базируется на автономных датчиках-накопителях фирмы Dallas Semiconductor с функцией памяти, часами реального времени и календарем. Эти термометры представляют собой программируемые электронные блокноты, прикрепляемые к объекту, температуру которого нужно отследить и запротоколировать в течение длительного промежутка времени. Датчики крепятся к объекту с помощью специальных гнезд, защелок или “липучек”. Перед установкой на объект (стационарный или подвижный) они программируются на определенный режим работы, время начала фиксации температуры, частоту последовательных замеров, построение гистограммы температуры объекта, нижнюю и верхнюю пороговые температуры и т.п. Будучи установленными на объект, они автоматически включаются в запрограммированный момент времени и измеряют температуру через заданные программой интервалы. Датчики способны запоминать до 2048 последовательных температурных значений. Программируемый временной интервал между последовательными измерениями составляет от 1 минуты до 255 минут с шагом в 1 минуту. Таким образом, заполнение памяти при наиболее частых замерах (через 1 минуту) произойдет через 34 часа, а при наиболее редких замерах (каждые 255 минут) - через 362 суток. В случае заполнения всей памяти программируются два алгоритма дальнейшего поведения датчика: либо он прекращает дальнейшую регистрацию и хранит полученные данные, либо продолжает дальнейшую регистрацию, перезаписывая уже занятые ячейки памяти, начиная с самых старых записей. Доступ к записанным значениям температуры запрещен по записи, т.е. они доступны только для чтения. Это исключает внесение изменений в хранимый протокол (например, с целью подтасовки данных). Датчики сохраняют работоспособность и сохранность данных в течение 10 лет. Они способны регистрировать время выхода температуры за пороговое значение и длительность пребывания температуры за пределами этого порогового значения. Может быть зафиксировано до 24 таких событий (по 12 на каждый из двух порогов). Кроме того, датчики содержат 512 байт памяти общего назначения, в которую пользователем может быть записана любая информация (например, сведения об объекте, к которому прикреплен датчик). Датчики выполнены в корпусах из нержавеющей стали (цилиндры диаметром 17 мм и высотой 6 мм) и выдерживают значительные механические нагрузки (ускорение до 500g). Они способны работать на высотах до 3000 метров и при влажности до 90%. Запись информации в датчик при его программировании и чтение информации из него производится простым прикосновением к нему специального пробника, соединенного либо с компьютером, либо с портативным электронным блокнотом-накопителем. Датчики имеют уникальные идентификационные коды, по которым их можно отличить среди множества подобных устройств.The proposed automatic temperature monitoring system is based on autonomous Dallas Semiconductor storage sensors with a memory function, real-time clock and calendar. These thermometers are programmable electronic notebooks attached to an object, the temperature of which must be monitored and recorded for a long period of time. Sensors are attached to the object using special sockets, latches or Velcro. Before installation on an object (stationary or mobile), they are programmed for a specific mode of operation, the start time of temperature fixation, the frequency of consecutive measurements, the construction of a histogram of the temperature of the object, lower and upper threshold temperatures, etc. Being installed on the object, they are automatically included in the programmed moment in time and measure the temperature at intervals specified by the program. Sensors are capable of storing up to 2048 consecutive temperature values. The programmable time interval between consecutive measurements is from 1 minute to 255 minutes in increments of 1 minute. Thus, filling the memory with the most frequent measurements (after 1 minute) will occur after 34 hours, and with the most rare measurements (every 255 minutes) - after 362 days. If the entire memory is full, two algorithms for the further behavior of the sensor are programmed: either it stops further registration and stores the received data, or continues further registration, overwriting already occupied memory cells, starting with the oldest entries. Access to the recorded temperature values is prohibited by recording, i.e. they are read-only. This excludes changes to the stored protocol (for example, for the purpose of data fraud). Sensors maintain operability and data safety for 10 years. They are able to record the time when the temperature goes beyond the threshold value and the length of time the temperature stays outside this threshold value. Up to 24 such events can be recorded (12 for each of the two thresholds). In addition, the sensors contain 512 bytes of general-purpose memory, into which any information can be written by the user (for example, information about the object to which the sensor is attached). The sensors are made in stainless steel cases (cylinders with a diameter of 17 mm and a height of 6 mm) and withstand significant mechanical stresses (acceleration up to 500g). They are able to work at heights of up to 3000 meters and with humidity up to 90%. Writing information into the sensor during its programming and reading information from it is done by simply touching a special probe connected to it either with a computer or with a portable electronic notepad-drive. The sensors have unique identification codes by which they can be distinguished from many similar devices.
Технические характеристики приведены в таблице.Specifications are given in the table.
Возможности указанного мониторинга исследовались в реальных условиях эксплуатации пяти систем отопления, оборудованных автономными тепловыми пунктами. Системы отопления всех объектов работали по замкнутой схеме. Автоматика регулирования по датчику температуры наружного воздуха работала только на одном объекте - жилом доме по ул. Розы Люксембург, г. Донецк. Регулирование температуры воды в остальных системах производилось вручную каскадным методом.The capabilities of this monitoring were investigated in the actual operating conditions of five heating systems equipped with autonomous heating units. The heating systems of all facilities worked in a closed circuit. The automation of regulation of the outdoor temperature sensor worked only on one object - a residential building on the street. Roses Luxembourg, Donetsk. Regulation of water temperature in other systems was carried out manually by cascade method.
Для лучшего понимания сущности изобретения ниже приводятся примеры записанных температурно-временных зависимостей.For a better understanding of the invention, the following are examples of recorded temperature-time dependencies.
Фиг.1 Температурный режим хорошо отрегулированной отопительной системы и отдельных помещений производственно-эксплуатационной базы газового хозяйства, г. Шахтерск.Figure 1 The temperature regime of a well-regulated heating system and individual rooms of the production and operational base of the gas economy, Shakhtersk.
Фиг.2 Эксперимент по определению реакции отопительной системы (см. Фиг.1) на динамическое регулирующее воздействие.Figure 2 An experiment to determine the response of the heating system (see Figure 1) to a dynamic regulatory action.
Фиг.3 Спектр колебаний (по оси ординат - спектральная мощность, относительные единицы; по оси абсцисс - частота, Гц) температуры подающей трубы (темные столбцы) и радиаторов отопления (светлые столбцы): А - для отрегулированной системы отопления; Б - для разрегулированной системы отопления).Figure 3 Oscillation spectrum (along the ordinate axis - spectral power, relative units; the abscissa axis - frequency, Hz) of the temperature of the supply pipe (dark columns) and heating radiators (light columns): A - for a regulated heating system; B - for deregulated heating system).
Фиг.4 Отношение амплитуды колебаний температуры воздуха для разных помещений к амплитуде колебаний температуры наружного воздуха (гармоника 14,22 суток) - (см. Фиг.1: Шахтерск, горгаз 1.02.2001 - 15.02.2001): 1 - столовая; 2 - диспетчерская; 3 - плановый отдел; 4 - кабинет главного инженера; 5 - актовый зал; 6 - материальный склад; 7 - производственный корпусFigure 4 The ratio of the amplitude of the fluctuations in air temperature for different rooms to the amplitude of the fluctuations in the temperature of the outside air (harmonic of 14.22 days) - (see Figure 1: Shakhtersk, Gorgaz 1.02.2001 - 02.15.2001): 1 - dining room; 2 - control room; 3 - planning department; 4 - office of the chief engineer; 5 - assembly hall; 6 - material warehouse; 7 - production building
Фиг.5 Отношения амплитуды колебаний температуры подающей трубы к амплитуде колебаний температуры наружного воздуха для разных котельных (гармоника 14,22 суток). 1 - котельная производственно-эксплуатационной базы газового хозяйства, г. Шахтерск (см. Фиг.1); 2 - котельная жилого дома по ул. Розы Люксембург, г. Донецк.Figure 5 Relations of the amplitude of the fluctuations in the temperature of the supply pipe to the amplitude of the fluctuations in the temperature of the outdoor air for different boiler rooms (harmonic of 14.22 days). 1 - boiler room of the production and operational base of the gas economy, the city of Shakhtersk (see Figure 1); 2 - boiler house of a residential building on the street. Roses Luxembourg, Donetsk.
Приведенные выше данные свидетельствуют, что описанный выше метод мониторинга и оценки качества автономных котельных и тепловой устойчивости отапливаемых помещений имеет ряд несомненных достоинств.The above data indicate that the method described above for monitoring and evaluating the quality of autonomous boiler rooms and the thermal stability of heated rooms has a number of undoubted advantages.
1. Измеряя температуру с точностью ±0,5°С и имея временную стабильность 2,3·10-5 (уход часов реального времени не более 1 минуты в месяц), он позволяет надежно зафиксировать изменения температуры любого числа объектов во времени и связать события, происходящие на разных объектах, между собой.1. Measuring the temperature with an accuracy of ± 0.5 ° C and having a temporary stability of 2.3 · 10 -5 (real-time clock leaving no more than 1 minute per month), it allows you to reliably record the temperature changes of any number of objects over time and relate events occurring at different objects, among themselves.
2. Метрологические характеристики метода (единовременный старт всех датчиков, единый для всех датчиков временной интервал между замерами, фиксированная длительность периода наблюдения) позволяют фиксировать как быстрые временные процессы в отопительной системе (с периодом опроса от 1 минуты), так и долговременные (сезонные) колебания температуры объектов (с периодом опроса до 255 минут).2. Metrological characteristics of the method (a single start of all sensors, a single time interval between measurements for a single sensor, a fixed duration of the observation period) allow us to record both fast temporary processes in the heating system (with a polling period of 1 minute) and long-term (seasonal) fluctuations temperature of objects (with a polling period of up to 255 minutes).
3. Те же метрологические характеристики дают возможность проводить разносторонний статистический и спектральный анализы исходных данных и на их основе делать заключение о качестве отопительной системы и отапливаемых помещений.3. The same metrological characteristics make it possible to conduct a versatile statistical and spectral analysis of the source data and based on them make a conclusion about the quality of the heating system and heated rooms.
4. Малые габариты и масса датчиков, а также отсутствие внешнего питания делают их использование легким и удобным.4. The small size and weight of the sensors, as well as the lack of external power make their use easy and convenient.
5. Датчики легко программируются и перепрограммируются. По окончании одной миссии и снятия с них информации они могут быть перепрограммированы на выполнение следующей миссии, затем еще одной и т.д.5. Sensors are easily programmed and reprogrammed. At the end of one mission and the removal of information from them, they can be reprogrammed for the next mission, then another, etc.
6. Температурные данные, записанные в датчик, не могут быть изменены, т.е. исключается возможность подтасовки данных. Изменить информацию можно только повторным программированием, когда датчик подготавливается к новой миссии. При этом стирается вся предыдущая информация, а какие-либо отдельные показания изменить нельзя.6. The temperature data recorded in the sensor cannot be changed, i.e. eliminates the possibility of data fraud. Information can only be changed by reprogramming when the sensor is preparing for a new mission. In this case, all previous information is erased, and any individual indications cannot be changed.
7. Метод позволяет получать прямую экспериментальную информацию о температурных режимах объектов в реальных условиях их эксплуатации, без привлечения дополнительных методик и поправочных коэффициентов.7. The method allows you to obtain direct experimental information about the temperature conditions of objects in real conditions of their operation, without involving additional techniques and correction factors.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104988/06A RU2232352C2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Heat supply object monitoring method and process for testing heating system of buildings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002104988/06A RU2232352C2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Heat supply object monitoring method and process for testing heating system of buildings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002104988A RU2002104988A (en) | 2003-09-10 |
| RU2232352C2 true RU2232352C2 (en) | 2004-07-10 |
Family
ID=33412309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002104988/06A RU2232352C2 (en) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | Heat supply object monitoring method and process for testing heating system of buildings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2232352C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8200783B2 (en) | 2005-08-09 | 2012-06-12 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Field-based asset management device and architecture |
| RU2643945C1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-02-06 | Олег Владимирович Кабанов | Method of determining the optimal object heating time |
| RU2685814C1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-04-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method for determining the optimal heating time of the heating object |
| CN111981546A (en) * | 2020-04-29 | 2020-11-24 | 太原大四方节能环保股份有限公司 | System and method for regulating and controlling return water temperature of heat supply system |
| CN113342864A (en) * | 2021-06-02 | 2021-09-03 | 上海蓝色帛缔智能工程有限公司 | Method, system and device for monitoring heat productivity of electronic equipment |
-
2002
- 2002-02-28 RU RU2002104988/06A patent/RU2232352C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПЕДЬКО А.М. Метод теплотехнической оценки помещений и конструкций, Киев, Объед. Виша школа, 1980, с.3-37. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8200783B2 (en) | 2005-08-09 | 2012-06-12 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Field-based asset management device and architecture |
| RU2643945C1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-02-06 | Олег Владимирович Кабанов | Method of determining the optimal object heating time |
| RU2685814C1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-04-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method for determining the optimal heating time of the heating object |
| CN111981546A (en) * | 2020-04-29 | 2020-11-24 | 太原大四方节能环保股份有限公司 | System and method for regulating and controlling return water temperature of heat supply system |
| CN111981546B (en) * | 2020-04-29 | 2022-01-18 | 太原大四方节能环保股份有限公司 | Method for regulating and controlling return water temperature of heat supply system |
| CN113342864A (en) * | 2021-06-02 | 2021-09-03 | 上海蓝色帛缔智能工程有限公司 | Method, system and device for monitoring heat productivity of electronic equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7836760B2 (en) | Method and device for the assessment of fluid collection networks | |
| Sarto et al. | On the use of an energy certification database to create indicators for energy planning purposes: Application in northern Italy | |
| EP3333999A1 (en) | Device for predicting amount of photovoltaic power generation, and method for predicting amount of photovoltaic power generation | |
| Daemei et al. | Investigating the thermal performance of green wall: Experimental analysis, deep learning model, and simulation studies in a humid climate | |
| Lombillo et al. | Structural health monitoring of a damaged church: design of an integrated platform of electronic instrumentation, data acquisition and client/server software | |
| RU2232352C2 (en) | Heat supply object monitoring method and process for testing heating system of buildings | |
| Zonno et al. | Environmental and ambient vibration monitoring of historical adobe buildings: applications in emblematic andean churches | |
| Abdel-Jaber et al. | Systematic method for the validation of long-term temperature measurements | |
| Deb et al. | Identifying temporal properties of building components and indoor environment for building performance assessment | |
| Touchie et al. | Using suite energy-use and interior condition data to improve energy modeling of a 1960s MURB | |
| Gueguen et al. | Frequency and Damping Wandering in Existing Buildings Using the Random Decrement Technique | |
| Gori et al. | Characterisation of Uncertainties in Building Heat Transfer Estimates from Co-Heating Tests | |
| Broholt et al. | Effect of measurement resolution on data-based models of thermodynamic behaviour of buildings | |
| Zervantonakis et al. | Quality requirements of a thermal response test | |
| UA47735C2 (en) | Method for monitoring the heat-supply objects and method for controlling the system of heating of the houses | |
| RU2475729C1 (en) | Heat-engineering investigation method of buildings and facilities | |
| Patra et al. | Reliable real time data acquisition in water resources management | |
| Fitton | Energy pathology: Measuring a dwelling’s energy performance using smart meter and IoT data | |
| Barbosa et al. | Design of a wireless sensor network for greenhouses temperature analysis | |
| Thornton et al. | Sensitivity analysis for building thermal loads | |
| Freire-Lista et al. | Monitoring techniques for microclimatic analysis in cultural and natural heritage for decay evaluation | |
| García-Gáfaro et al. | Experience gained in the thermal characterization of building components by using Paslink test cells | |
| Thiyagarajan et al. | Short-term Time Series Forecasting of Concrete Sewer Pipe Surface Temperature | |
| Udom et al. | A Comparative analysis on the impact of different weather datasets used in Australia on building energy simulation results | |
| Park et al. | A comparative assessment of in-situ measurement methods for thermal resistance of building walls under mild climate conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050301 |