CZ2015399A3 - Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku - Google Patents
Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015399A3 CZ2015399A3 CZ2015-399A CZ2015399A CZ2015399A3 CZ 2015399 A3 CZ2015399 A3 CZ 2015399A3 CZ 2015399 A CZ2015399 A CZ 2015399A CZ 2015399 A3 CZ2015399 A3 CZ 2015399A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- output
- input
- temperature
- primary
- heat
- Prior art date
Links
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 22
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 2
- 241000954177 Bangana ariza Species 0.000 description 1
- 101150056441 Pctp gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
- F24D19/1012—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating by regulating the speed of a pump
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
- G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
- G05D23/1931—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of one space
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2220/00—Components of central heating installations excluding heat sources
- F24D2220/04—Sensors
- F24D2220/042—Temperature sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2200/00—Prediction; Simulation; Testing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku, kde tepelný výměník (1) má primární přívod (4) primární teplonosné kapaliny opatřený prvním teplotním senzorem (15) a primární vývod (5) pro vyvedení primární teplonosné kapaliny opatřený druhým teplotním senzorem (20). Primární vývod (5) je zaústěn do oběžného kola (6) pumpy (2) propojeného s motorem (9) a opatřeného potrubím (7) pro vedení primární teplonosné kapaliny ke zdroji tepla a od něj zpět do primárního přívodu (4). Mezi výměníkem (1) a pumpou (2) je zařazena řídící jednotka (3) obsahující jednotku (10) řízení motoru. Výměník (1) má také sekundární přívod (23) sekundární teplonosné kapaliny a sekundární vývod (24) propojený zpět přes tepelnou zónu (25) se sekundárním přívodem (23). Řídící jednotka (3) má na svém vstupu teplotní modul (17), na jehož první vstup je prvním komunikačním kanálem (16) připojen výstup prvního teplotního senzoru (15) a na jehož druhý vstup je druhým komunikačním kanálem (21) připojen výstup druhého teplotního senzoru (20). Teplotní modul (17) má výstup (18) primární vstupní teploty propojen s jedním vstupem bloku (19) výpočtu výkonu a výstup (22) primární výstupní teploty s jeho druhým vstupem. Na třetí vstup (14) bloku (19) výpočtu výkonu je připojen výstup bloku (12) odhadu průtoku, jehož jeden vstup je propojen s výstupem paměti (13) a druhý vstup je propojen přes sběrnici (11) s výstupem jednotky (10) řízení motoru. Výstup (26) odhadu předávaného tepelného výkonu z bloku (19) výpočtu výkonu je spojen s jedním vstupem regulátoru (27) výkonu, jehož druhý vstup (28) je propojen s prvním výstupem operátorské jednotky (29) a jehož výstup (30) je propojen se vstupem jednotky (10) řízení motoru.
Description
Oblast techniky Počet svazků
Úřad průmy OSOBNĚ
Počet listů
lastnictví
Řízeni dodavky tepla je základním technologickým předpokladem mnoha průmyslových procesů a nutným prvkem u obytných prostor. Teplo ze zdroje tepla je transportováno pomoci distribuční sítě až do koncových výméníků tepla, kde je spotřebováno. Řízení výkonu koncových tepetných výméníků je pak důležitým nástrojem pro regulaci teploty v přidružených procesech či místnostech. Diagnostika tepelných výméníků za béhu je pak předpokladem zajištění správného a dlouhodobého fungování tepelného výměníku.
Dosavadní stav techniky
JSOU známa řečení E#752852B1, E#778546A1, U^443207A. UŠJ5622221A u#629116, U#0100183221, U<648347B2, kde je hmotnostní tok teplonosného media pumpou regulován tak, aby teplota teplonosného média, popřípadé tepelné zóny, odpovídala požadované hodnotě. Tato řešení snímají pouze teplotu v tepelné zóně. Nevýhodou těchto řešení je, že absolutní tepelný výkon výměníku je závislý také na teplotách medií vstupujících do tepelného výměníku. Tato řešení neposkytují dodávku tepelného výkonu nezávisle na změnách teplot teplonosných medií vstupujících do výměníku.
Pro určen, aktualmho absolutního výkonu tepelného výměníku a jeho řízení je třeba znát aktualm hodnotu objemového průtoku alespoň jednoho teplonosného media a teplotní spád přes výměník na tomto mediu. Je známo řešáír^§^8. Zde je použit teplotní sensor na vstupním primárním veden, a výstupním primárním vedení vyměň,ku a průtokomér zapojený na primárním vedení. Tato senzorická data jsou vedena do řídicí jednotky, kde je z nich spočítán aktuální absolutní výkon. Ke změně hodnoty průtoku je použit ventil s motorem ovládaný řídící jednotkou Nevýhodou tohoto řešení je, že k měření průtoku využívá průtokomér. Použití prutokoměru výrazně zvyšuje cenu zařízení a snižuje spolehlivost. V těchto řešeních jsou snímány teploty přívodního a výstupního media.
-2^
Určit hodnotu objemového průtoku je možné přímo z aktuálních provozních parametrů pumpy tepelného výměníku, toto řešení je popsáno nápE^^#4934. Řešení používá měření otáček a elektrického výkonu motoru pumpy a teploměr připojen na cvku motoru. Tyto senzorické informace jsou zpracovány v mikroprocesoru a ten z výkonové charakteristiky pumpy uložené v paměti mikroprocesoru určí hodnotu průtoku kapaliny pumpou. Tato metoda nicméně byla známa již před udělením tohoto patentu například v článku Ganapathy, V. -Check pump performance tram motor data.· CHEMICAL ENGINEERING 93.19 (1986): 91-92. Toto řešení neobsahuje řízení tepelného výkonu výměníků.
Systém diagnostiky tepelného výměníku za běhu je znám např. z řeT^ÉeiS^' Zde je tepelný výměník osazen teploměry na vstupním a výstupním vedení teplé vody a vstupním a výstupním vedení studené vody, přičemž na vstupním vedení teplé vody je zapojen průtokoměr. Tato senzorická měření jsou propojena do mikroprocesoru, který vypočítává celkový koeficient přestupu tepla z teplé do studené vody. Z koeficientu přestupu tepla je počítána tloušťka zanesení. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost použití průtokoměru ke zjištění průtoku teplonosné kapaliny.
Měření spotřeby tepla na výměníku je známé např. z řeš^S^5t^Zde jsou připojeny teploměry na vstupní a výstupní vedení spotřebiče tepla a na vedení je zapojen průtokoměr. Analogová elektronika z teplotní diference na vedení přes spotřebič tepla a hodnoty průtoku spočítá aktuální spotřebu tepla a uloží ji do registru. Nevýhodou toho f^iejxgnostpoužití průtokoměru ke zjištění průtoku ve vedení. Dale je známo řešSTOs 2013Λ&Μ83 AI, které používá teploměry připojené na vstupním a výstupním vedení spotřebiče tepla a ultrazvukový průtokomér. Tato senzoncká data jsou připojena do mikroprocesoru, který určí hodnotu aktuálního tepelného toku. Nevýhodou tohoto řešeni je nutnost použití průtokoměru.
Podstata vynálezu
Obsahem nového řešení je zapojení systému pro řízení a diagnostiku tepelného výměníku a z něho plynoucí metoda řízení absolutního tepelného výkonu tepelných výměníků, například typu voda-vzduch, používaných při klimatizaci obytných budov, a systém diagnostiky těchto výměníků.
- 3 tomto zapojení má tepelný výměník primární přívod primární teplonosné kapaliny opatřeny prvním teplotním senzorem a primární vývod pro vyvedení primární teplonosne kapaliny opatřený druhým teplotním senzorem. Primární vývod je zaústěn do oběžného kola pumpy, propojeného s motorem a opatřeného potrubím pro vedení primární teplonosné kapaliny ke zdroji tepla a od něj zpět do primárního přívodu Mezi výměníkem a pumpou je zařazena řídící jednotka. Řídící jednotka obsahuje jednotku řízeni motoru propojenou obousměrně s motorem pumpy. Souíasně je výměník opatřen sekundárním přívodem sekundární teplonosné kapaliny a sekundárním vývodem propojeným zpět přes tepelnou zénu se sekundárním přívodem. Podstatou nového zapojeni systému pro řízení a diagnostiku tepelného výměníku je, že řídící jednotka ma na svém vstupu teplotní modul, na jehož první vstup je prvním komunikačním kanálem připojen výstup prvního teplotního senzoru a na jehož druhý vstup je druhým komunikačním kanálem připojen výstup druhého teplotního senzoru epotm modul má výstup primární vstupní teploty propojen s jedním vstupem bloku vypočtu výkonu a výstup primární výstupní teploty s druhým vstupem bloku výpočtu výkonu. Na třetí vstup bloku výpočtu výkonu je připojen výstup bloku odhadu průtoku e o jeden vstup je propojen s výstupem paměti a druhý vstup je propojen přes sběrmc, s výstupem jednotky řízení motoru. Výstup odhadu předávaného tepelného výkonu z bloku vypočtu výkonu je spojen s jedním vstupem regulátoru výkonu, jehož m y vstup požadavku výkonu je propojen s prvním výstupem operátorské jednotky a jehož vystup je propojen se vstupem jednotky řízení motoru.
V jednom výhodném provedeni je k sekundárnímu přívodu výměníku připojen třetí teplomi senzor, který je třetím komunikačním kanálem propojen se třetím vstupem ep otniho modulu. Teplotní modul má výstup teploty zóny propojený s jedním vstupem regulátoru teploty, na jehož druhý vstup požadavku teploty tepelné zóny je připojen druhy vystup operátorské jednotky, a jehož výstup je propojen se vstupem požadavku výkonu regulátoru výkonu.
V dalšrm výhodném provedení je teplotní senzor na sekundárním přívodu výměníku nahrazen čtvrtým teplotním senzorem umístěným v teplotní zóně, který je čtvrtým komunikačním kanálem propojen se třetím vstupem teplotního modulu. Teplotní modul ma vystup teploty zóny propojený s jedním vstupem regulátoru teploty, na jehož druhý
- 4 — vstup požadavku teploty tepelné zóny je připojen druhý výstup operátorské jednotky, a jehož výstup je propojen se vstupem požadavku výkonu regulátoru výkonu.
Řídicí jednotka může být rozšířena o vložený modul diagnostiky. Na jeho první vstup je připojen vystup primární vstupní teploty, na jeho druhý vstup je připojen výstup teploty zóny teplotního modulu a na jeho třetí vstup je připojen výstup odhadu predavaneho tepelného výkonu. Výstup diagnostických informací modulu diagnostiky je propojen s operátorskou jednotkou.
Je rovnéž možné doplnit řídicí jednotku o modul spotřeby, kde na jeho první vstup je P .veden vystup odhadu předávaného tepelného výkonu, a jehož výstup informací o spotřebě je propojen s operátorskou jednotkou.
Výhodou popsaného řešení je to, že absolutní tepelný výkon tepelné výméníku je udržován na požadované hodnoté nezávisle na zménáoh tlaku primární teplonosné e uttny v pnmarn.m vedení, nezávisle na zménách primární vstupní teploty a dále pak take nezávisle na zménách sekundární vstupní teploty a průtoku na sekundárním teplonosném veden,. Pokud je systém určen přímo k řízení teploty zóny za pomoci zenového regulátoru, tak se výše uvedené zmény nepropagují do teploty v zóně. Tím je zajištěno kvalitnější regulace na požadovanou hodnotu teploty zóny.
DaBf výhodou předpokládaného zapojení je možnost vložení modulu diagnostiky výměníku za ohodu. Diagnostika tepelnýoh výměníků za ohodu umožňuje odhalit zhoršuj,c, se účinnost výměníku a s předstihem výměník opravit, či vzdálené zjistit zda na vyměň,ku došlo k poruše a tím zajistit co nejrychlejší obnovení funkce Další výhodou je, že v jednom zapojení systému může být integrován i modul měření spotřeby tepelná energie. Informace o spotřebě může být využita například pro rozučtovani nákladu na teplo mezi spotřebiteli tepla na jednom tepelném rozvodu
• 5onkrétm poklady provedení technického řešení jsou schematicky znázorněny na pnpojených výkresech. Na Obr. 1 je uveden nákres propojeni čerpadla. tepelného vym ni u a ndic, jednotky s vyznačenými místy připojení teplotních senzorů a zapojen.m bloků pro řízení výkonu tepelného výměníku a řízení teploty v tepelné zóně Obr. 2 znázorňuje rozšíření řídicí jednotky o diagnostický modul a Obr. 3 znázorňuje rozšířen, řídicí jednotky o modul měření spotřeby tepla. Na Obr. 4 je zobrazena příkonprůtok charakteristika pumpy.
Výkresy, které znázorňují technické řešení, a následné popsané příklady konkrétního provedení, v žádném případě neomezují rozsah ochrany uvedený v definici, ale jen objasňuji podstatu technického řešení.
Příklady uskutečnění vynálezu ž^á-stémpnaObr. 1 sestává z tepelného výměníku 1, pumpy 2 a řídicí jednotky _. Tepelný vyměň,k 1 má primární přívod 4 primární teplonosné kapalíny opatřený pnm,m teplotním senzorem 15 a primární vývod 5 pro vyvedení primární teplonosné kapaímy je opatřený druhým teptotním senzorem 20. Primární vývod 5 je zaústěn do o ézneho kola 6 pumpy 2 propojeného s motorem 9 a opatřeného potrubím 7 pro veden, pnmam, teplonosné kapaliny ke zdroji tepla a od něj zpět do primárního přívodu _^Mez, vyměň,kem 1 a pumpou 2 je zařazena řídící jednotka 3. Řídící jednotka 3 obsahuje jednotku W řízení motoru, která je propojená obousměrně s motorem 9 pumpy 2. Současně je výměník 1 opatřen sekundárním přívodem 23 sekundární teplonosné kapaímy a sekundárním vývodem 24 propojeným zpět přes tepelnou zónu 25 se sekundárním přívodem 23 sekundární teplonosné kapaliny. Řídící jednotka 3 má na svém vstupu teplotní modu. 1L na jehož první vstup je prvním komunikačním' kanalem 1£ př,pojen výstup prvního teplotního senzoru 15 a na jehož druhý vstup je druhým komunikačním kanálem 21 připojen výstup druhého teplotního senzoru 20 Teplotn, modul 17 má výstup 18 primární vstupní teploty propojen s jedním vstupem bloku 19 vypočtu výkonu a výstup 22 primární výstupní teploty s druhým vstupem bloku 13 vypočtu výkonu. Na třetí vstup 14 bloku 19 výpočtu výkonu je připojen výstup bloku 12 odhadu průtoků, jehož jeden vstup je propojen s výstupem paméti 13 a druhý vstup je propojen přes sběrnici U s výstupem jednotky W řízení motoru. Výstup 26 odhadu předávaného tepelného výkonu z bloku 19 výpočtu výkonu je spojen s jedním vstupem
- 6 regulátoru 27 výkonu, Jehož druhý vstup 28 požadavku výkonu je propojen s prvním výstupem operátorské jednotky 29 a jehož výstup 30 je propojen se vstupem jednotky 10 řízení motoru.
nmami teplonosná tekutina je primárním přívodem 4 přivedena do výměníku 1 Ž něhož je posléze vyvedena primárním vývodem 5. který jí přivádí do oběžného kola _ a potrubím 7 je primární teplonosná tekutina vedena ke zdroji tepla, odkud je pnvedena zpět na primární přívod 4. Takto je spojen primární okruh. Primámí teplonosna tekutina je primárním okruhem pumpována oběžným kolem 6, které je přes rděl 8 č, bezhřídelově poháněno motorem g. Elektrický proud cívkami motoru 9 je nzen jednotkou tg řízení motoru. Informace o průběhu proudu jsou předávLy z jednotky 10 řízeni motoru přes sběrnici U do bloku 12 odhadu průtoku. Blok 12 odhadu průtoků z aktuálního průběhu elektrického proudu cívkami motoru 9 a charakteristik zobrazených na Obr. 4 uložených v paměti 1g určí aktuální od’had odnoty průtoků pnmarním okruhem a předá ji na třetí vstup 14 modulu 1g výpočtu
Paměť 13 uchovává charakteristiku příkon-průtok pumpy 2 při konstantních otáčkách oběžného kola 6 pro všechny otáčky z rozsahu pumpy 2.
K Primárnímu přívodu 4 primární teplonosná kapaliny je připojen první teplotní senzor 15, který .nformaci o teplotě předává prvním komunikačním kanálem 16, kabelem či bezdrátově, teplotnímu modulu 17, který informaci o teplotě vyhodnocuje, a jako pnmarni vstupní teplotu ji z výstupu 18 předá modulu 19 výpočtu výkonu K pnmámimu vývodu 5 je připojen druhý teplotní senzor 20, který informaci o teplotě předává, kabelem či bezdrátově, druhým komunikačním kanálem 21 teplotnímu modulu 17. Ten informaci o teplotě zpracovává a předává jl z výstupu 22 primární výstupní teploty modulu 19 výpočtu výkonu.
Sekundární teplonosná tekutina je do výměníku 1 přivedena sekundárním přívodem 23 sekundám, teplonosné kapaliny. Ve výměníku 1 dojde k výměně tepla mezi primární a sekundární tekutinou a sekundární tekutina je poté odvedena sekundárním vývodem 24 skrze tepelnou zónu 25 zpět na sekundární přívod 23
V modulu 19 výpočtu výkonu je vypočten aktuální odhad předávaného tepelného Výkonu ve výméníku 1. Odhad předávaného tepelného výkonu je komunikován přes vystup 26 odhadu předávaného tepelného výkonu do regulátoru 2Z výkonu Do regulátoru 2Z výkonu je také na druhý vstup 28 požadavku výkonu předávána informace o požadovaném výkonu z prvního výstupu operátorské jednotky 29 egulator 27 výkonu řídí svým výstupem 30 přes jednotku Ifi řízení motoru otáčky motoru 9 a tím I otáčky obéžného kola fi vždy tak, aby se odhad předávaného výkonu na výstupu 26 z bloku 19 výpočtu výkonu asymptoticky blížil k hodnoté požadavku výkonu na druhém vstupu 28 regulátoru výkonu povedeného z prvního výstupu operátorské jednotky 29.
Alternativně může být k sekundárnímu přívodu 23 výméníku 1 připojen třetí teplotní senzor 31. Tento třetí teplotní senzor 31 je třetím komunikačním kanálem 32 propojen se třetím vstupem teplotního modulu 17, který je opatřen výstupem 35 teploty zóny propojeným sjedn.m vstupem regulátoru 36 teploty. Na druhý vstup 37 požadavku θΡ 0tyteP®*nézoný25.regulátoru35 teploty je fiak připojen druhý výstup operátorské jednotky 29. Vystup regulátoru 3§ teploty je propojen s druhým vstupem 28 požadavku výkonu regulátoru 27 výkonu. Třetí teplotní senzor 31 třetím komunikačním kanáíem 32 předává, kabelem či bezdrátové, informaci o teploté v tepelné zóné 25 do teplotního modulu 17.
ln ormace o teploté v tepelné zóné 25 může být alternativně získána také ze čtvrtého teplotního senzoru 33 umístěného v tepelné zóné 25 čtvrtým komunikačním kanálem 34. a to kabelem a bezdrátově, čtvrtý komunikační kanál 34 je namísto komunikačního analu 32 propojen se třetím vstupem teplotního modulu 17, který je opatřen výstupem 35 teploty zóny propojeným s jedním vstupem regulátoru 36 teploty. Na druhý vstup 3Z požadavku teploty zóny regulátoru 36 teploty je připojen druhý výstup operátorské jednotky 22. Výstup regulátoru 36 teploty je propojen s druhým vstupem 28 požadavku výkonu regulátoru 27 výkonu.
Regulátor 36 teploty řídl druhý vstup 28 požadavku výkonu regulátoru 2Z výkonu tak, aby se vždy teplota výstupu 35 zóny asymptoticky blížila informaci o požadavku teploty zóny na druhém výstupu operátorské jednotky 29.
- 8'
Rozšíření řídicí jednotky o diagnostiku tepelného výméníku je ujedeno na Obr 2 Řidiči jednotka 3 má vložen modul 39 diagnostiky, kde na jeho první vstup je připojen vystup 18 primární vstupní teploty, na jeho druhý vstup je pópojen výstup 35 teploty ony teplotního modulu 17 a na jeho třetí vstup je připojen výstup 26 odhadu předávaného tepelného výkonu. Výstup 40 diagnostických informací modulu 39 «gnostiky je propojen s operátorskou jednotkou 29. Do modulu 3§ diagnostiky vstupuje z výstupu jfi primární vstupní teplota, z výstupu 35 teplota tepelné zóny 25 a z výstupu 26 odhad předávaného tepelného výkonu. Modul £ diagnostiky vypočte diagnostické informace a z výstupu 40 je předá operátorské jednotce 29.
Dále lze řídicí jednotku rozšířit o méření spotřeby tepla tak, jak je uvedeno na Obr 3 má vložen modui 41 spotřeby. Na jeho první vstup je přiveden výstup 26 odhadu předávaného tepelného výkonu a jeho výstup 42 informací o spotřebé je propojen s operátorskou jednotkou Ά Do modulu 41 spotřeby tepla vstupuje z vys upu 26 odhad předávaného tepelného výkonu. Modul 41 spotřeby tepla vypoóte aktuální spotřebu a z výstupu 42 ji předá operátorské jednotce 29
Z vyse uvedeneho je tedy zřejmé, že půmpa 2 je pripojena přímo na přívodním nebo vratném veden,m primárního teplonosného média výméníku 1. Teplotní sensory 15 24 31 případné 33 jsou připojeny tak, aby snímaly teplotu primárního teplonosného média na přívodu do výméníku 1, tepíotu primárního tepíonosného média na výstupu z vymémku 1 a teplotu sekundárního teplonosného média na vstupu do výméníku 1 phpadné teplotu v tepelné zóné 25. Tato teplotní méření jsou realizována pomoJí teplotních senzorů připojených na kabelu nebo bezdrátové. Řídící jednotka 3 obsahuje mikroprocesor, v némž je algoritmicky realizován blok 12 odhadu průtoku, paměť 13 blok 19 vypoau výkonu a regulátor 27 výkonu, tedy bloky sloužící k řízení absolutního výkonu, a regulátor 3§tepíoty, zajištující řízení teploty v tepeíné zóné 25. Algoritmicky jsou v mikroprocesoru realizovány také modul 39 diagnostiky a modul 41 spotřeby ktere zajišťuj, on-llne diagnostiku tepelných vlastností výméníku a měření spotřeby tepelné energie. Řídicí jednotka 3 dále obsahuje jednotku W řízení motoru uróenou k řízem otáček motoru 9 pumpy 2 a teplotní modul 17 sloužící ke sběru teplotních dat
Metoda řízení tepelného výkonu tepelného výměníku je založena na tepelný tok rovnici pro
- 9 ~
Qp ^pCp pCTp plodní - Tp.vralná), kde Q,W je absolutní tepelný tok z primárního média v ustáleném stavu, je hmotnostní tok primárního teplonosného media, c,,U/kgK] je hmotnostn( spectfcka tepelná kapacita primárního teplonosného média a - T^[K] je teplotní spád na primárním teplonosném médiu přes výméník 1. Hmotnostní tok m je odhadován algoritmem realizovaným v modulu 12 mikroprocesoru řídicí jednotky 3 Z otáček a phkonu motoru 9 pumpy 2. Specifická tepelná kapacita média je konstanta ziskana z fyzikálních tabulek a teplotní spád (r^ - τΛΜΒ4) je méřen pomocí pnpojeneho prvntho teplotního senzoru 15 a druhého teplotního senzoru 2Q v bloku _S vypočtu výkonu je podle výše uvedené rovnice vypočten aktuální absolutní tepelný ’ Τ' re9Ul',OrU - i6 d0SaŽ6n0 PřeSnéh0 ř,zenř pěného toku na požadavek na výkon. Požadavek na výkon je komunikován z operátorsko jednotky 29 nebo regulátoru teploty 26, pokud je zapojen.
Zapojení systému a řídicí algoritmy zajistí, že aktuální výkon výměníku 1 bude vždy pokud to je fyzikálně možné, regulován na požadovanou hodnotu nezávisle na změnách tlaku nebo hydrostatického odporu na primárním vedeni, nezávisle na změnách pftvodnt teploty primárního média a nezávisle na změnách teploty a průtoku sekundárního média.
Metoda on-line diagnostiky tepelného výměníku 1 je založena na metodě efektivity tepelných výměníků (NTU) a tedy rovnici
Qs £^scV,s(lp,přívodní T,přívodní)· kde &[W] je absolutní tepelný tok do sekundárního média eficience přenosu tepla použitého výměníku, Řs[m3/s] je sekundárního média, c^/m^] je objemová specifická sekundárního teplonosného média získaná z fyzikálních tabulek a ^.přivodndÍK] je teplotní rozdíl mezi vstupní teplotou primárního sekundárního média.
v ustáleném stavu, e[.]je objemový průtok tepelná kapacita (Τρ,přívodní ~ a vstupní teplotou
-10PO odeznénf přechodových déjů se teplo předané z primárního ’média rovné teplu předanému do sekundárního média Qp = Q„ Jelikož se méří teplotní rozdíl vstupů Obou médii, tepelná kapacita je konstanta a objemový průtok na sekundárním mediu se povazuje za neménný - nastaven, například, konstantními otáčkami ventilátoru, je možné vypočítat eficienci přenosu tepla ve výměníku 1.
Eficience přenosu tepla výméníku 1 je dlouhodobé vyhodnocována a slouží k diagnostice postupného zanášeni výméníku či detekci poruch a zmén.
na primárním médiu. Aktuální
Systém může sloužit i jako měřič spotřeby tepla r ^olutní výkon výméníku 1 je znám, tedy integrací aktuálního výkonu za časoJou ^7 7řeba ,eP'a- K°nkré,ně mŮŽG bý*napřMad ^spotřeby tepla realizován dle následující rovnice μ
ST(‘) = Tm £ Qp(k), k=t-Tsr kde STfrW] je spotřeba tepla na primárním médiu za periodu méřeni spotřeby tepte '«•kJ· je perioda s jakou jsou odečítány hodnoty výkonu.
Průmyslová využitelnost
Pumpa tepelného výméníku podle technického řešení je určena zejména z řizaní výkonu tepelných výméníků nezávisle na zménách tlaku a vstupní teploty na pnmarmm teplonosném vedení a zménách teploty a průtoku na sekundárním ponosnem veden,. Dále je systém určen k diagnostice tepelných výméníků za Chodu a za pomoci řízení výkonu tepelného výméníku také k řízení teploty v tepelné zóně. Lze ho také využit k měření množství energie předané vv do sekundárního okruhu.
Claims (5)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku, kde tepelný výměník (1) má primární přívod (4) primární teplonosné kapaliny opatřený prvním teplotním senzorem (15) a primární vývod (5) pro vyvedení primární teplonosné kapaliny opatřený druhým teplotním senzorem (20), kde tento primární vývod (5) je zaústěn do oběžného kola (6) pumpy (2) propojeného s motorem (9) a opatřeného potrubím (7) pro vedení primární teplonosné kapaliny ke zdroji tepla a od něj zpět do primárního přívodu (4), přičemž mezi výměníkem (1) a pumpou (2) je zařazena řídící jednotka (3) obsahující jednotku (10) řízení motoru propojenou obousměrně s motorem (9) pumpy (2) a současné je výměník (1) opatřen sekundárním přívodem (23) sekundám, teplonosné kapaliny a sekundárním vývodem (24) propojeným zpět pres tepelnou zónu (25) se sekundárním přívodem (23) vyznačující se tím, že řídící jednotka (3) má na svém vstupu teplotní modul (17), na jehož první vstup je prvním komunikačním kanálem (16) připojen výstup prvního teplotního senzoru (15) a na jehož druhý vstup je druhým komunikačním kanálem (21) připojen výstup druhého teplotního senzoru (20), kde tento teplotní modul (17) má výstup (18) primární vstupní teploty propojen sjedním vstupem bloku (19) výpočtu výkonu a výstup (22) primární výstupní teploty s druhým vstupem bloku (19) výpočtu výkonu, na jehož třetí vstup (14) je připojen výstup bloku (12) odhadu průtoku, jehož jeden vstup je propojen s výstupem paměti (13) a druhý vstup je propojen přes sběrnici (11) s výstupem jednotky (10) řízení motoru, přičemž výstup (26) odhadu předávaného tepelného výkonu z bloku (19) výpočtu výkonu je spojen sjedním vstupem regulátoru (27) výkonu, jehož druhý vstup (28) požadavku výkonu je propojen s prvním výstupem operátorské jednotky (29) a jehož výstup (30) je propojen se vstupem jednotky (10) řízení motoru.
- 2. Zapojeni systému podle nároku 1 vyznačující se tím. že k sekundárnímu přívodu (23) vyměň,ku (1) je připojen třetí teplotní senzor (31), který je třetím komunikačním kanalem (32) propojen se třetím vstupem teplotního modulu (17), který je opatřen výstupem (35) teploty zóny propojeným s jedním vstupem regulátoru (36) teploty, na jehož druhý vstup (3η požadavku teploty tepelné zóny (25) je připojen druhý výstup operátorské jednotky (29) a jehož výstup je propojen s druhým vstupem (28) požadavku výkonu regulátoru (27) výkonu.
- 3. Zapojení systému podle nároku 1, vyznačující se tím, že v teplotní zóné (25) je umístěn čtvrtý teplotní senzor (33), který je čtvrtým komunikačním kanálem (34) propojen se třetím vstupem teplotního modulu (1 η, který je opatřen výstupem (35) teploty zóny propojeným s jedním vstupem regulátoru (36) teploty, na jehož druhý vstup (37) požadavku teploty tepelné zóny (25) je připojen druhý výstup operátorské jednotky (29) a jehož výstup je propojen s druhým vstupem (28) požadavku výkonu regulátoru (27) výkonu.
- 4. Zapojení systému podle nároku 2 nebo 3yvyznačující se tím, že řídící jednotka (3) má vložen modul (39) diagnostiky, kde na jeho první vstup je připojen výstup (18) primární vstupní teploty, na jeho druhý vstup je připojen výstup (35) teploty zóny teplotního modulu (17) a na jeho třetí vstup je připojen výstup (26) odhadu předávaného tepelného výkonu, přičemž výstup (40) diagnostických informací modulu (39) diagnostiky je propojen s operátorskou jednotkou (29).
- 5. Zapojení systému podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že řídicí jednotka (3) má vložen modul (41) spotřeby, jehož první vstup je propojen s výstupem (26) odhadu předávaného tepelného výkonu a jehož výstup (42) informací o spotřebě je propojen s operátorskou jednotkou (29). ___ ____x
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-399A CZ306480B6 (cs) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku |
| US15/577,882 US10443861B2 (en) | 2015-06-15 | 2016-06-14 | Heat exchanger control and diagnostic apparatus |
| CA2986606A CA2986606C (en) | 2015-06-15 | 2016-06-14 | Heat exchanger control and diagnostic apparatus |
| CN201680033543.0A CN107743601A (zh) | 2015-06-15 | 2016-06-14 | 热交换器控制与诊断装置 |
| PCT/CZ2016/050018 WO2016202316A1 (en) | 2015-06-15 | 2016-06-14 | Heat exchanger control and diagnostic apparatus |
| ES16748255T ES2788732T3 (es) | 2015-06-15 | 2016-06-14 | Conexión del sistema para el control del rendimiento y diagnóstico de un intercambiador de calor |
| EP16748255.3A EP3308081B1 (en) | 2015-06-15 | 2016-06-14 | Heat exchanger control and diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-399A CZ306480B6 (cs) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2015399A3 true CZ2015399A3 (cs) | 2017-02-08 |
| CZ306480B6 CZ306480B6 (cs) | 2017-02-08 |
Family
ID=56615799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-399A CZ306480B6 (cs) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10443861B2 (cs) |
| EP (1) | EP3308081B1 (cs) |
| CN (1) | CN107743601A (cs) |
| CA (1) | CA2986606C (cs) |
| CZ (1) | CZ306480B6 (cs) |
| ES (1) | ES2788732T3 (cs) |
| WO (1) | WO2016202316A1 (cs) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2018225A3 (cs) * | 2018-05-14 | 2019-10-16 | ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze | Zařízení pro řízení výkonu tepelného výměníku v jednopotrubní otopné síti |
| DE102018211714A1 (de) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | Sms Group Gmbh | Verfahren zum Condition Monitoring eines Hydrauliksystems einer Metallumformungsanlage sowie condition-Monitoring-Vorrichtung |
| WO2020205868A1 (en) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | Panoramic Power Ltd. | System and method for non-invasive heat measurement |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4245501A (en) * | 1978-11-08 | 1981-01-20 | Wilgood Corporation | Selective heating and cooling energy meter |
| DE3210641A1 (de) | 1982-03-23 | 1983-10-06 | Dupont Inc | Stromsparende waermetraeger-umwaelzpumpe, insbesondere fuer waermepumpen-heinzungen |
| DE4312150C2 (de) * | 1993-04-14 | 1998-12-24 | Ewald Hennel | Verfahren zum Einstellen der Förderleistung einer Umwälzpumpe |
| US5443207A (en) | 1993-07-13 | 1995-08-22 | Taco, Inc. | Integrated zoning circulator |
| US5622221A (en) | 1995-05-17 | 1997-04-22 | Taco, Inc. | Integrated zoning circulator with priority controller |
| US5615733A (en) * | 1996-05-01 | 1997-04-01 | Helio-Compatic Corporation | On-line monitoring system of a simulated heat-exchanger |
| DE10243026B3 (de) | 2002-09-13 | 2004-06-03 | Oliver Laing | Vorrichtung zur lokalen Kühlung oder Erwärmung eines Gegenstandes |
| DE102004021423A1 (de) | 2004-04-30 | 2005-12-01 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit eines Wärmetauschers |
| DE102005037608A1 (de) | 2005-08-05 | 2007-02-08 | Wilo Ag | Verfahren zur Regelung der Temperatur des Mediums eines Heiz- und/oder Kühlsystems |
| DE102005043952A1 (de) | 2005-09-15 | 2007-04-05 | Danfoss A/S | Wärmetauscher und Verfahren zum Regeln eines Wärmetauschers |
| CN101322077A (zh) | 2005-11-30 | 2008-12-10 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 局部控制热流以便更精确地调控机器温度 |
| PL1956460T3 (pl) * | 2007-02-08 | 2009-04-30 | Nordiq Goeteborg Ab | Sterowanie systemem ogrzewania opartym na wymaganej mocy cieplnej |
| DE102007054313B4 (de) | 2007-11-05 | 2016-08-04 | Xylem Ip Holdings Llc | Umwälzpumpe, Heizsystem und Verfahren zur Bestimmung der Durchströmungsmenge einer Flüssigkeit durch eine Leitung |
| CN103201606B (zh) * | 2010-11-18 | 2015-04-01 | 贝利莫控股公司 | 确定源自热传输流体的热流量 |
| CN201892880U (zh) * | 2010-11-26 | 2011-07-06 | 东方电子集团有限公司 | 供热系统热量计量和节能控制装置 |
| CH705466A1 (de) * | 2011-09-05 | 2013-03-15 | Belimo Holding Ag | Verfahren zum Betreiben und/oder Überwachen einer HVAC-Anlage sowie HVAC-Anlage zur Durchführung des Verfahrens. |
| DE102013004106A1 (de) | 2013-03-11 | 2014-09-11 | Wilo Se | Heizungssystem und Nachrüstkit zur Verbesserung der Wärmeabgabe von hydraulisch unterversorgten Verbrauchern |
-
2015
- 2015-06-15 CZ CZ2015-399A patent/CZ306480B6/cs unknown
-
2016
- 2016-06-14 CA CA2986606A patent/CA2986606C/en active Active
- 2016-06-14 CN CN201680033543.0A patent/CN107743601A/zh active Pending
- 2016-06-14 WO PCT/CZ2016/050018 patent/WO2016202316A1/en active Application Filing
- 2016-06-14 US US15/577,882 patent/US10443861B2/en active Active
- 2016-06-14 ES ES16748255T patent/ES2788732T3/es active Active
- 2016-06-14 EP EP16748255.3A patent/EP3308081B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3308081B1 (en) | 2020-03-18 |
| EP3308081A1 (en) | 2018-04-18 |
| US20180149371A1 (en) | 2018-05-31 |
| ES2788732T3 (es) | 2020-10-22 |
| CA2986606C (en) | 2023-03-21 |
| WO2016202316A1 (en) | 2016-12-22 |
| CA2986606A1 (en) | 2016-12-22 |
| US10443861B2 (en) | 2019-10-15 |
| CN107743601A (zh) | 2018-02-27 |
| CZ306480B6 (cs) | 2017-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9958883B2 (en) | Method for operating and/or monitoring an HVAC system | |
| RU2573378C2 (ru) | Устройство и способ управления открытием клапана в системе hvac | |
| DK2726792T3 (en) | Method and device for balancing a group of consumers in a fluidtransportsystem | |
| CN108463672B (zh) | 用于控制离心泵的方法以及相关的泵系统 | |
| SE530417C2 (sv) | En anordning för mätning av energiåtgång fär att värma upp tappvatten | |
| RU2648211C2 (ru) | Способ и устройства для балансирования группы потребителей в системе транспортировки текучей среды | |
| CN102597648B (zh) | 控制多联热水器的并行操作的方法 | |
| US20150153119A1 (en) | Method for operating a heat exchanger and a hvac installation for implementing the method | |
| CZ2015399A3 (cs) | Zapojení systému pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku | |
| EP2963349A1 (en) | Fluid-heating apparatus | |
| RU2016148187A (ru) | Способ и система для автоматического гидравлического выравнивания потребителей в отопительной и/или охладительной установке | |
| EP3346197B1 (en) | Heating control system and heat pump hot-water heating system | |
| EP2443408B1 (en) | Device for metering the heat energy emitted by radiators, convector heaters or the like, particulary for the apportionment of heating and/or conditioning costs | |
| JP6083147B2 (ja) | 空調システム | |
| US20210088230A1 (en) | One-pipe hydronic heating control device | |
| JP2010261628A (ja) | 熱源機評価システム | |
| CZ29060U1 (cs) | Zařízení pro řízení výkonu a diagnostiku tepelného výměníku | |
| EP3974737B1 (en) | Air conditioner device and heat medium flow rate calculation method | |
| JP2009097770A (ja) | ヒートポンプ式温水暖房装置の循環流量算出方法 | |
| JP2015170021A (ja) | 流量制御装置及び流量制御方法 | |
| CZ31889U1 (cs) | Zařízení pro řízení tepelného výměníku v jednopotrubní otopné síti | |
| Dostál et al. | Control device for pumping one-pipe hydronic systems | |
| US20230109989A1 (en) | Regulation system for a thermo-hydraulic circuit and control method | |
| CZ16787U1 (cs) | Zařízení na měření spotřeby teplé užitkové vody | |
| JP3878039B2 (ja) | 流量制御用配管システムおよびその施工方法 |