CZ201855A3 - Způsob regulace vytápění v závislosti na rozdílu teplot topného média v objektu a zařízení určené k regulaci podle tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob regulace vytápění podle tohoto vynálezu, kde se kontinuálně sledují teploty přívodu a vratu topného média ve směšovací soustavě (1) za pomoci měřicího a regulačního zařízení (2) a podle zjištěných hodnot se upravuje konfigurace prvků směšovací sestavy (1) ve vzájemné korelaci s predikčním algoritmem a algoritmem odezvy topného systému, kde predikční algoritmus spočívá v úpravě křivky opisující aktuální potřebu tepla objektu v reálném čase při zohlednění tepelných zisků, tepelné setrvačnosti objektu a predikce vývoje venkovních teplot. Zařízení k provedení způsobu regulace zahrnuje měřicí a regulační jednotku (2), která měří veličiny ze směšovací sestavy (1) pomocí snímačů (12, 18, 24) a ovládá její jednotlivé prvky, přičemž je spojena se snímačem (20) venkovní teploty a datově je spojena spojem (22) se vzdáleným serverem provádějícím výpočty, dále zařízení zahrnuje směšovací sestavu (1), která obsahuje ventil (11) vstupu topného média, za nímž je na přívodu topného média umístěn snímač (12) teploty topného média následovaný bezpečnostním obtokem trojcestného ventilu (13) se servopohonem (14) a obtokem adaptivního oběhového čerpadla (17), kde na tomto obtoku se nachází dvoucestný ventil (15) a servopohon (16) s havarijní funkcí ventilu ovládaný pomocí měřicí a regulační jednotky (2), za obtokem a adaptivním oběhovým čerpadlem (17) je umístěn snímač (18) teploty přívodu topného média následovaný ventilem (19) přívodu topného média přivádějící topné médium k topným tělesům v rámci topné soustavy objektu, přičemž na vratu topného média obsahuje zařízení ventil (23) vratu topného média následovaný snímačem (24) teploty vratu topného média a průtokoměrem (25), za nímž se vedení topného média rozbíhá k trojcestnému ventilu (13) a k ventilu (26) výstupu topného média ze směšovací sestavy (1).

Description

Způsob regulace vytápění v závislosti na rozdílu teplot topného média v objektu a zařízení určené k regulaci podle tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regulace vytápění dle aktuální potřeby tepla v objektu za pomoci Querythermní křivky, přičemž je použitelné pro jakoukoliv teplovodní soustavu, bez ohledu na zdroj tepla, jeho velikost, velikost a členitost topných větvi. Vynález se dále týká zařízení určeného k regulaci vytápění podle tohoto způsobu, obsahující směšovací sestavu a měřicí a regulační jednotku.

Dosavadní stav techniky

Dosavadní stav techniky je znázorněn např. na Obr. 1, přičemž neobsahuje zařízení podle tohoto vynálezu umožňující regulovat vytápění v závislosti na rozdílu teplot topného média v objektu, tj. na základě rozdílu teplot přívodu a vratu topného média pomoc tzv. Querythermí křivky.

Je známo několik druhů způsobů regulace dodávky tepla pro vytápění. Nejběžnější je ekvitermní tj. kvalitativní regulace a dále regulace koncových spotřebičů pomocí termostatických ventilů, která představuje kvantitativní způsob, případně dochází ke kombinaci těchto způsobů. Dále jsou známé další typy regulací, jako je adaptivní regulace, též označovaná jako „PID, přičemž jsou používány v menší míře kvůli celkové složitosti systémů. Všechny tyto způsoby regulace jsou závislé na času a teplotách, tudíž každá z výše zmíněných regulací má jistou limitaci.

Ekvitermní regulace (princip činnosti):

Regulátory obecně regulují (snižují) výkon tak, že snižují teplotu topného média, a tím také výkon topné soustavy. Hlavní snahou regulátorů je najít rovnováhu mezi dodávaným výkonem a tepelnou ztrátou objektu, tj. snaží se najít optimální teplotu topného média. Prostorová teplota je potom důsledkem cirkulující teploty topného média. Protože tepelná ztráta objektu není zatím měřitelná veličina, musí se nahradit jinou veličinou. Pokud ji nahradíme venkovní teplotou, na které je závislá, mluvíme o regulátoru s ekvitermním řízením.

Venkovní teplota (topná křivka):

• Výsledek regulace s ekvitermním řízením je závislý na topné křivce. Topná křivka je závislost mezi venkovní teplotou a teplotou topného média a fyzikálně popisuje vytápěný prostor a topný systém.

• Existuje množství topných křivek, které jsou charakterizovány svou strmostí. Ta se potom zadává regulátoru. Pokud je zadaná strmost topné křivky vyšší než vyžaduje vytápěný prostor, dochází k trvalému přetápění vytápěného objektu. Tato vlastnost se používá u předregulace pro větší počet uživatelů, přičemž prostory jsou dodatečně doregulovány, např. termostatickými ventily na topných tělesech.

• Průběhy topných křivek podle následujícího obrázku jsou platné pouze za předpokladu, že uživatel své prostory vytápí na 20°C. Jakmile uživatel nastaví jinou prostorovou teplotu nebo podle topného programu nastane útlum, dojde k posunu vybrané topné křivky. Výsledkem posunu topné křivky je změna teploty topného média při stejných venkovních podmínkách, a tím i změna teploty v místnosti.

• Volba topné křivky se provádí s ohledem na návrhovou venkovní teplotu (např. -12°C)

- 1 CZ 2018 - 55 A3 a topný systém (radiátory 80/60°C nebo podlahové vytápění 50/40°C). Postup je vidět z obrázku, tj. červená křivka se strmostí 20 pro topný systém s radiátory a modrá křivka se strmostí 10 pro podlahový systém.

Teplota v místnosti

K regulátorům je možné připojit prostorový přístroj, který slouží k měření teploty v místnosti a také jako dálkové ovládání. Informace o teplotě prostoru slouží k regulačním (vliv prostoru) a optimalizačním (adaptace topné křivky) účelům.

Adaptace topné křivky

Tato funkce se aktivuje připojením prostorového přístroje a potvrzením na příslušném řádku. Regulátor sleduje aktuální teplotu v místnostech a vyhodnocuje jí s nastavenou hodnotou. Nereaguje na krátkodobé teplotní výkyvy, jaké jsou zapříčiněny např. zatopením v krbu. Každou noc zkoriguje strmost topné křivky otočením a/nebo posunem, tak aby nedocházelo k trvalému nedotápění nebo přetápění. Tento proces trvá minimálně 15 dní a po této době se sám utlumí. Každé nové nastavení prostorové teploty spustí proces adaptace znovu.

Vliv prostoru

Vliv prostoru je krátkodobá funkce, která ihned reaguje na odchylku prostorové teploty změnou teploty topného média. Funkce se aktivuje připojením prostorového přístroje a potvrzením na příslušném řádku. Funkce vlivu prostoru je zcela nezávislá na funkci adaptace topné křivky.

Topné médium je upravováno dle předem stanovené křivky a dalších pomocných údajů.

Z výše zmíněných způsobů je kvalitativní regulace regulací, u níž se využívá změna teploty. Ekvitermní regulace tedy zavádí do systému další veličinu, a to venkovní teplotu. Spočívá v tom, že se topné médium v topné soustavě ohřívá na teplotu, která je přímo úměrná venkovní teplotě. Tento princip je sice logicky správný, ale má dva závažné nedostatky:

požadovanou teplotu topného média je nutné stanovit dle výrobcem určených parametrů;

změnou tepelně technických vlastností objektu, jako je např. výměna oken, zateplení objektu, atd., je nutné tyto parametry opět experimentálně definovat.

Takové regulátory, resp. regulační jednotky, pak přizpůsobují přívodní teplotu topného média v závislosti na venkovní teplotě, nejčastěji pomocí směšovacích armatur. Hlavní roli zde mají tzv. náběhové křivky topného média, což je vazba mezi venkovní teplotou a teplotou přívodu, jak je patrno z Obr. 2.

V regulátoru je tak přednastaven velký výběr náběhových křivek, z výroby je většinou nastaven na hodnotu teploty topného média 90 °C při venkovní teplotě -15 °C. V součinnosti s instalovanými hodinami pak lze definovat období plného a tlumeného provozu. Při plném provozu se teplotní závislost řídí náběhovou křivkou, tlumený pak znamená automatické snížení požadované teploty o pevnou nebo variabilní hodnotu. Často bývá problémem dosažení maximální teploty v přívodním potrubí. Příčinou je příliš velký průtok v sekundárním okruhu, který vede k přimíchávání vychlazeného topného média ze zpětného potrubí. Maximální teplota, a potažmo i výkon, jsou dosaženy při rovnosti průtoků v primárním a sekundárním okruhu. Vyvažovači ventily toto nastavení umožňují dosáhnout. Bohužel, často bývají ventily v sekundárních okruzích vynechávány. Tuto regulaci lze doplnit také zpětnou vazbou na vnitřní teplotu vytápěného, resp. referenčního, prostoru.

-2CZ 2018 - 55 A3

Kvantitativní regulace naopak představuje regulaci tepelné soustavy, u níž dochází ke změně průtoku na koncových spotřebičích pomocí termostatických ventilů. Regulací průtoku se zde mění procentuální část plochy topných těles, na které přichází topné médium. Ani značný nadprůtok nevede k podstatnému zvýšení výkonu. Důsledkem je, že spotřebič s nadprůtokem nezhoršuje komfort prostoru natolik, aby to vyvolalo požadavek na úpravu. Výkon s poklesem průtoku klesá zpočátku velmi zvolna. Ještě při 64 % průtoku je předáváno 90 % výkonu, neboť teplonosná látka je více vychlazována. Protože soustavy bývají spíše předimenzované, bývá i tak povážlivý stav tolerován. Poté výkon s průtokem strmě klesá. Tím dochází ke stavu, že nepatrná změna průtoku vyvolá velkou změnu výkonu.

Adaptivní regulace je kvalitní pouze tehdy, pokud je regulátor, resp. regulační jednotka, vhodným nastavením svých parametrů přizpůsobena vlastnostem regulované soustavy. Mohou nastat změny vlastností soustavy během provozu, např. se zhoršuje prostup tepla narůstáním inkrustace. Tyto změny je třeba měnit odpovídajícím způsobem i nastavením parametrů regulátoru, což je záležitost dosti komplikovaná. Vhodným řešením je tzv. adaptivní regulační algoritmus, který automaticky vyhodnocuje průběh regulačního pochodu a podle toho upravuje hodnoty parametrů regulace. Adaptivních regulátorů již byla navržena celá řada. Jsou vesměs číslicové a většina z nich má blokovou strukturu.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je způsob regulace vytápění v závislosti na rozdílu teplot topného média v objektu a zařízení určené k regulaci podle tohoto způsobu. Tento způsob je vhodný pro jakoukoliv teplovodní topnou soustavu, tj. také pro bytovou i nebytovou sféru objektů. Není limitován tepelně technickými vlastnostmi ani tepelnými ztrátami objektu. Při způsobu regulace vytápění pomoc sledování rozdílu teplot mezi přívodem a vratem topného média, zpravidla vody, je množství dodávaného tepla přímo úměrné tepelným požadavkům objektu v reálném čase a zohledňuje případné tepelné zisky a tepelnou setrvačnost objektu.

Regulace teploty topného média tak není závislá na tepelné ztrátě a na venkovní teplotě.

Za pomoci této kvalitativně kvantitativní regulace s auto- adaptivními prvky a predikčním modelem v relativně reálném čase je objektu dodávána pouze nezbytně nutná tepelná energie k optimalizaci rozdílu teplot přívodu a vratu topného média.

Topná soustava je teplotně stabilizována a nedochází tak k přetápění nebo nedotápění objektu. Systém regulace se implementuje v jednom bodě a to celé topné soustavy nebo na jednotlivé body a to topné větvě topné soustavy. Pomocí regulace topných větví tak nedochází k neřízenému odběru tepla těmito rozvody. Způsob regulace vytápění podle tohoto vynálezu, tj. v závislosti na rozdílu teplot přívodu a vratu topného média v objektu pomocí tzv. Querythermní křivky, využívá schopnosti všech typů regulací v unikátním celku.

Jak již bylo uvedeno výše, způsob regulace je kvalitativně kvantitativní s auto-adaptivními prvky a predikčním modelem a probíhá v relativně reálném čase. O relativně reálném čase hovoříme v důsledku závislosti na rychlosti proudění topného média a tím dané odezvě hodnot ze systému zahrnujícího měřicí a regulační jednotkou a směšovací sestavu.

Způsob podle tohoto vynálezu a předmětné zařízení lze využít k regulaci celé topné soustavy nebo jen jednotlivých topných okruhů pro jakoukoliv topnou soustavu. Dodávka teplaje řízena podle toho, kolik tepla jednotlivé regulované okruhy požadují pro zabránění přetápění v důsledku tepelných zisků.

Předmětný vynález představuje pokročilý řídicí systém pro regulaci dodávky tepelné energie potřebné pro vytápění objektů. Mimo jiné používá nový typ algoritmu pro ohřev topného média.

-3 CZ 2018 - 55 A3

Zdroj tepla je ovládán podle toho, kolik tepla topná soustava nebo jednotlivé regulované okruhy požadují. Množství dodávaného teplaje přímo úměrné tepelným požadavkům objektu v relativně reálném čase, čímž se odstraňují nedostatky standartní ekvitermní regulace.

Při regulaci se zohledňují vnitřní i venkovní tepelné zisky a aktuální počasí, které je využito k predikci tepelné potřeby objektu v závislosti na tepelné setrvačnosti objektu.

Adaptace je automatické nastavování parametrů měřicí a regulační jednotky. Rozdíl jev tom, že adaptace neprobíhá pravidelně s určenou periodou, ale provede se jednorázově vyvoláním příslušné funkce z ovládacího panelu měřicí a regulační jednotky. I zde se používají různé algoritmy vycházející většinou z vyhodnocení odezvy na definovanou změnu akční veličiny, kterou regulátor vyšle do procesu.

Automatická adaptace však probíhá pravidelně v určených cyklech a automaticky provádí korekci veličin.

Na Obr. 3 lze vidět výsledek adaptivní regulace. Měřicí a regulační jednotka dopočítává podle momentálních venkovních podmínek a predikce optimální teplotu v topné větvi a zvětšuje úměrně tomu odchylku delta T, aby zaručila komfortní vytápění.

Způsob regulace vytápění v závislosti na rozdílu teplot přívodu a vratu topného média pomoci tzv. Querythermní křivky nemá a nejeví známky spojitosti s uvedenou ekvitermní regulací. Nepoužívá žádné, jakkoliv vylepšené či upravené ekvitermní křivky, tudíž se jedná o zcela jiný typ algoritmu a uvedené modely regulace jsou v kombinaci přímo využívány novým algoritmem.

Způsob regulace vytápění podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že se kontinuálně sledují teploty přívodu a vratu topného média ve směšovací soustavě za pomocí měřicího a regulačního zařízení a podle zjištěných hodnot se upravuje konfigurace prvků směšovací sestavy ve vzájemné korelaci s predikčním algoritmem a algoritmem odezvy topného systému, kde predikční algoritmus spočívá v úpravě křivky opisující aktuální potřebu tepla objektu v reálném čase při zohlednění tepelných zisků, tepelné setrvačnosti objektu a predikce vývoje venkovních teplot, přičemž tento způsob zahrnuje následující kroky:

uzavření dvoucestného ventilu na obtoku troj čestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla ve směšovací sestavě;

kontrola stavu nastavení venkovní teploty;

v případě zjištění venkovní teploty v pásmu pod nastaveným limitem následuje vlastní cyklus regulace;

v případě prvního průchodu větví se zapne adaptivní oběhové čerpadlo a nastaví se výchozí hodnota otevření ventilu lineární interpolací, jinak následuje přímo krok predikce, interakce a kontroly zahrnující kontrolu dat z kalorimetru, tj. měřiče tepla, a snímačů teploty topného média, přívodu topného média, venkovní teploty a vratu topného média, dále tento krok zahrnuje kontrolu průtoku adaptivního oběhového čerpadla a v případě zjištění hladiny průtoku pod předem danou úroveň se otevře dvoucestný ventil na obtoku trojcestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla ve směšovací sestavě a vypne se adaptivní oběhové čerpadlo, jinak následuje provedení úpravy proměnného intervalu, a v předem nastaveném intervalu je provedeno odeslání dat z měření přes měřicí a regulační jednotku pomocí datového spojení na server a v předem nastaveném intervalu je vyzvednuto nastavení predikce ze serveru následované kontrolou hodnot a provedení úpravy minimálních a maximálních mezních hodnot teploty delta T v kterých

-4CZ 2018 - 55 A3 probíhá regulace směšovacího uzlu dle predikce;

v případě, že nedošlo v předchozím kroku k vypnutí čerpadla, následuje krok autoadaptace, kde v proměnném časovém intervalu ovlivněném algoritmem odezvy topného systému se provede měření odchylky delta Tav případě zjištění nadlimitní nebo podlimitní hodnoty dojde k úpravě hodnoty otevření nebo uzavření směšovacího ventilu tak, aby delta T se blížila střední hodnotě mezi maximální a minimální mezí teploty delta T.

návrat ke kroku kontroly stavu nastavení venkovní teploty a cyklické opakování výše uvedených kroků.

Zařízení k provedení způsobu regulace dle tohoto vynálezu zahrnuje měřicí a regulační jednotku, která měří veličiny ze směšovací sestavy pomocí snímačů a ovládá její jednotlivé prvky, přičemž je spojena se snímačem venkovní teploty a datově je spojena se vzdáleným serverem provádějícím výpočty, dále zařízení zahrnuje směšovací sestavu, která obsahuje ventil vstupu topného média, za nímž je na přívodu topného média umístěn snímač teploty topného média následovaný bezpečnostním obtokem troj čestného ventilu se servopohonem a obtokem adaptivního oběhového čerpadla, kde se na tomto obtoku nachází dvoucestný ventil se servopohonem s havarijní funkcí ovládaný pomocí měřicí a regulační jednotky, za obtokem trojcestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla je umístěn snímač teploty přívodu topného média následovaný ventilem přívodu topného média přivádějící topné médium k topným tělesům v rámci topné soustavy objektu, přičemž na vratu topného média obsahuje zařízení ventil vratu topného média následovaný snímačem teploty vratu topného média a průtokoměrem, za nímž se topná větev vrací k trojcestnému ventilu a k ventilu výstupu topného média ze směšovací sestavy.

Kalorimetr, nebo také kompaktní měřič tepla, je technické zařízení sloužící k přímému měření spotřeby tepla, které je distribuováno pomocí nosného média (kapaliny). Výpočet spotřeby tepla je založen na kalorimetrické rovnici. Technicky se kalorimetr skládá z průtokoměru a dvou kalibrovaných teploměrů. Zařízení měří průtok a teplotu topného média na vstupu a výstupu do vytápěného objektu. Díky rozdílům teplot topného média na vstupu a výstupu a množství protečeného topného média lze matematicky přesně spočítat, kolik tepla topné médium předalo do měřené jednotky. Měření pomocí kalorimetru samo o sobě je nejpřesnější metodou měření spotřeby tepla, náměr uvedený na kalorimetru však nezohledňuje prostupy tepla z okolních místností nebo ztráty tepla, které uniká do okolních nevytápěných místností skrz stěny. V rámci bytových objektů se většinou naměřená hodnota vynásobí koeficientem, který zohledňuje polohu bytu v rámci domu. Kalorimetr je z pohledu zákona o metrologii tzv. stanoveným měřidlem a vztahuje se na něj zákon o metrologii. Platnost ověření funkce kalorimetru je aktuálně 4 roky. Kalorimetr je prakticky jediným měřidlem, které měří skutečné teplo dodané do bytu (jednotky).

Toto řešení nepředpokládá umístění prostorového termostatu, nebo regulátoru. Řídí dodávku tepla podle aktuální potřeby budovy. Výhodou je tedy velmi snadná instalace, pouze na patu domu bez nutnosti rozvádět další kabeláž po budově. Dále řízení teploty topného média v okruhu není závislé přímo na venkovní teplotě, ale je řízena predikčním modelem, který využívá vnitřní a vnější tepelné zisky, setrvačnost budovy a předpověď vývoje venkovní teploty pro daný objekt, získávaný online z meteorologických serverů. Důležité je i to, že data jsou ukládány na server, odkud je lze historicky vyvolat, dále jsou počítány statistiky a zobrazovány aktuální hodnoty topné soustavy.

Objasnění výkresů

Obr. 1 znázorňuje schéma stávající topné soustavy objektu se zdrojem tepla bez regulačního mechanismu na vstupu a výstupu topného média;

-5 CZ 2018 - 55 A3

Obr. 2 znázorňuje diagram náběhové křivky topného média podle dosavadního stavu techniky;

Obr. 3 znázorňuje diagram náběhové křivky topného média, která je výsledkem adaptivní regulace podle tohoto vynálezu;

Obr. 4 znázorňuje schéma topné soustavy opatřené směšovací sestavou podle tohoto vynálezu;

Obr. 5 znázorňuje detail měřicího a regulačního zařízení a směšovací sestavy podle tohoto vynálezu;

Obr. 6 znázorňuje algoritmus regulace vytápění podle způsobu dle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Zařízení k provedení způsobu regulace dle tohoto vynálezu zahrnuje měřicí a regulační jednotku 2, která měří veličiny ze směšovací sestavy 1 pomocí snímačů 12,18.24 a ovládá její jednotlivé prvky, přičemž je spojena se snímačem 20 venkovní teploty a datově je spojena spojem 22 se vzdáleným serverem provádějícím výpočty, dále zařízení zahrnuje směšovací sestavu 1, která obsahuje ventil 11 vstupu topného média, za nímž je na přívodu topného média umístěn snímač 12 teploty topného média následovaný bezpečnostním obtokem trojcestného ventilu 13 se servopohonem 14 a obtokem adaptivního oběhového čerpadla 17, kde na tomto obtoku se nachází dvoucestný ventil 15 a servopohon 16 s havarijní funkcí ventilu ovládaný pomocí měřicí a regulační jednotky 2, za obtokem a adaptivním oběhovým čerpadlem 17 je umístěn snímač 18 teploty přívodu topného média následovaný ventilem 19 přívodu topného média přivádějící topné médium k topným tělesům v rámci topné soustavy objektu, přičemž na vratu topného média obsahuje zařízení ventil 23 vratu topného média následovaný snímačem 24 teploty vratu topného média a průtokoměrem 25, za nímž se vedení topného média rozbíhá k trojcestnému ventilu 13 a k ventilu 26 výstupu topného média ze směšovací sestavy 1.

Směšovací sestava 1 a měřicí regulační jednotka 2 zahrnují společně funkční prvky, které jsou v základní konfiguraci tvořeny z trojcestného ventilu 13 se servopohonem 14, dvoucestného ventilu 15 se servopohonem 16 s havarijní funkcí, adaptivního oběhového čerpadla 17, průtokoměru 25, snímačů teplot média 12, 18, 20, 24, snímače venkovní teploty 20 a dále ventilů 11, 19, 23, 26.

Příklad 2

Funkce měřicí a regulační jednotky 2 umožňuje komunikaci mezi prvky směšovací sestavy 1. Dvoucestný ventil 15 plní funkci otevřeno, zavřeno a je řízen servopohonem 16 s havarijní funkcí, odesílá informaci o jeho poloze do měřicí a regulační jednotky 2, který při výpadku elektrického napájení otočí kuželku ventilu 15. Troj čestný ventil 13 mění trajektorii proudění topného média a směšování, servopohon 14 krokově procentuálně) řídí vedení kuželky a pohyb vřetena v trojcestném ventilu 13, odesílá informaci o jeho poloze do měřicí a regulační jednotky

2. Adaptivní oběhové čerpadlo 17 vytlačuje topné médium do topné soustavy. Průtokoměr 25 měří veličiny topného média a odesílá informace o měření do měřicí a regulační jednotky 2). Snímače 18, 24 teplot média snímají teploty topného média a odesílá informace o měření do průtokoměru 25. Snímač 12 teploty média snímá teplotu média, a odesílá informace o měření do měřicí a regulační jednotky 2. Snímač 20 venkovní teploty snímá teplotu, a odesílá informace o měření do měřicí a regulační jednotky 2). Ventily 11, 19, 23, 26 plní funkci pro manuální

-6CZ 2018 - 55 A3 odstavení směšovací sestavy 1.

Příklad 3

Způsob regulace vytápění podle tohoto vynálezu dle Obr. 6 spočívá v tom, že se kontinuálně sledují teploty přívodu a vratu topného média ve směšovací soustavě za pomocí měřicího a regulačního zařízení a podle zjištěných hodnot se upravuje konfigurace prvků směšovací sestavy ve vzájemné korelaci s predikčním algoritmem a algoritmem odezvy topného systému, kde predikční algoritmus spočívá v úpravě křivky opisující aktuální potřebu tepla objektu v reálném čase při zohlednění tepelných zisků, tepelné setrvačnosti objektu a predikce vývoje venkovních teplot, přičemž tento způsob zahrnuje následující kroky:

uzavření B bypassu, tj. uzavření dvoucestného ventilu na obtoku trojcestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla ve směšovací sestavě;

kontrola C stavu nastavení venkovní teploty, kdy v případě zjištění venkovní teploty v pásmu pod nastaveným limitem následuje vlastní cyklus regulace představený v krocích G až AD:

v případě zjištění teploty pod nastaveným limitem dojde k vypnutí D regulace a vypnutí E čerpadla a cyklickému protočení F čerpadla v určeném čase a intervalu a návratu ke kroku C.

krok ověření G četnosti průchodu danou větví, kdy v případě prvního průchodu větví dojde k zapnutí H adaptivního oběhového čerpadla a následuje nastavení CH výchozí hodnoty otevření ventilu lineární interpolací, jinak v případě negativní odezvy na výsledek kroku G následuje přímo krok I predikce, interakce a kontroly zahrnující po kontrole J časového údaje krok vyzvednutí K dat z kalorimetru a snímačů teploty topného média a po kontrole M časového údaje krok L kontroly dat z kalorimetru a snímačů teploty topného média, přívodu topného média, venkovní teploty a vratu topného média, dále tento krok L_zahrnuje kontrolu N průtoku adaptivního oběhového čerpadla a po kroku ověření O, zdali je hodnota podlimitní nebo nadlimitní v případě zjištění hladiny průtoku pod předem danou úroveň následuje krok otevření P bypassu, kdy se otevře dvoucestný ventil na obtoku trojcestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla ve směšovací sestavě a krok vypnutí Q čerpadla, kdy se vypne adaptivní oběhové čerpadlo a případně se v dalším kroku nahlášení R poruchy nahlásí porucha, jinak následuje krok provedení úpravy S proměnného intervalu, a v předem nastaveném intervalu po kontrole T časového údaje je proveden krok odeslání U dat z měření přes měřicí a regulační jednotku pomocí datového spojení na server a v předem nastaveném intervalu po kontrole V časového údaje je provedeno vyzvednutí W nastavení a predikce ze serveru následované kontrolou X hodnot a provedení úpravy Y minimálních a maximálních mezních hodnot teploty delta T, v kterých probíhá regulace směšovacího uzlu dle predikce;

v případě, že nedošlo po předchozím kroku C k vypnutí E čerpadla, následuje krok autoadaptace Z, kde po kontrole AA časového údaje se v proměnném časovém intervalu ovlivněném algoritmem odezvy topného systému provede měření AB odchylky delta Tav případě zjištění nadlimitní nebo podlimitní hodnoty dojde k úpravě AC hodnoty otevření nebo uzavření směšovacího ventilu tak, aby delta T se blížila střední hodnotě mezi maximální a minimální mezí teploty delta T a tento údaj se ověří v kroku AD.

poté dojde k návratu ke kroku C kontroly stavu nastavení venkovní teploty a cyklické opakování výše uvedených kroků.

-7 CZ 2018 - 55 A3

Příklad 4

Zařízení podle příkladu 1 je výhodně doplněno jakýmkoliv z následujících prvků:

Snímač tlaku v soustavě;

Snímač opotřebení elektro součástí sloužící jako moto hodiny;

Snímače teploty média pro nejvyšší nebo nej vzdálenější místo topné soustavy;

Snímač hustoty média;

Snímače teploty otopných těles ke zjištění střední teploty radiátoru;

Meteorologická stanice k měření srážek, zjištění relativní vlhkosti vzduchu, tlaku vzduchu, údaje o nadmořské výšce, směru proudění a rychlost větru;

Čidlo osvitu fasády dle umístění na různé světové strany podle jejich teplotního profilu sever, jih, východ, západ;

Prostorové teplotní snímače ke zjištění teploty vzduchu v místnostech;

Prostorové vlhkostní snímače ke snímání vlhkosti v místnostech;

Snímače pohybu pro měření četnosti pohybu lidí;

Snímače otevření oken a dveří

Automatické otevírání oken pro optimalizaci větrání;

Elektronicky řízené hlavice pro zónovou regulaci;

SMS brána pro včasné upozornění.

Průmyslová využitelnost

Vynález je průmyslově využitelný v oblasti vytápění objektů bez ohledu na jejich využití, tj. včetně domácností, průmyslových a administrativní budov, přičemž umožňuje efektivně regulovat vytápění v závislosti na rozdílu teplot topného média v objektu, tj. na základě rozdílu teplot přívodu a vratu topného média pomoc tzv. Querythermní křivky.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (3)

1. Způsob regulace vytápění podle tohoto vynálezu vyznačující se tím, že se kontinuálně sledují teploty přívodu a vratu topného média ve směšovací soustavě (1) za pomoci měřicího a regulačního zařízení (2) a podle zjištěných hodnot se upravuje konfigurace prvků směšovací sestavy (1) ve vzájemné korelaci s predikčním algoritmem a algoritmem odezvy topného systému, kde predikční algoritmus spočívá v úpravě křivky opisující aktuální potřebu tepla objektu v reálném čase při zohlednění tepelných zisků, tepelné setrvačnosti objektu a predikce vývoje venkovních teplot, přičemž tento způsob zahrnuje následující kroky:

- uzavření dvoucestného ventilu na obtoku trojcestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla

CZ 2018 - 55 A3 ve směšovací sestavě;

- kontrola stavu nastavení venkovní teploty;

- v případě zjištění venkovní teploty v pásmu pod nastaveným limitem následuje vlastní cyklus regulace;

- v případě prvního průchodu větví se zapne adaptivní oběhové čerpadlo a nastaví se výchozí hodnota otevření ventilu lineární interpolací,

- jinak následuje přímo krok predikce, interakce a kontroly zahrnující kontrolu dat z kalorimetru a snímačů teploty topného média, přívodu topného média, venkovní teploty a vratu topného média, dále tento krok zahrnuje kontrolu průtoku adaptivního oběhového čerpadla a v případě zjištění hladiny průtoku pod předem danou úroveň se otevře dvoucestný ventil na obtoku trojcestného ventilu a adaptivního oběhového čerpadla ve směšovací sestavě a vypne se adaptivní oběhové čerpadlo, jinak následuje provedení úpravy proměnného intervalu, a v předem nastaveném intervalu je provedeno odeslání dat z měření přes měřicí a regulační jednotku pomocí datového spojení na server a v předem nastaveném intervalu je vyzvednuto nastavení predikce ze serveru následované kontrolou hodnot a provedení úpravy minimálních a maximálních mezních hodnot teploty delta T v kterých probíhá regulace směšovacího uzlu dle predikce;

- v případě, že nedošlo v předchozím kroku k vypnutí čerpadla, následuje krok autoadaptace, kde v proměnném časovém intervalu ovlivněném algoritmem odezvy topného systému se provede měření odchylky delta Tav případě zjištění nadlimitní nebo podlimitní hodnoty dojde k úpravě hodnoty otevření nebo uzavření směšovacího ventilu tak, aby delta T se blížila střední hodnotě mezi maximální a minimální mezí teploty delta T,

- návrat ke kroku kontroly stavu nastavení venkovní teploty a cyklické opakování výše uvedených kroků.

2. Zařízení k provedení způsobu regulace podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje měřicí a regulační jednotku (2), která měří veličiny ze směšovací sestavy (1) pomocí snímačů (12, 18, 24) a ovládá její jednotlivé prvky, přičemž je spojena se snímačem (20) venkovní teploty a datově je spojena spojem (22) se vzdáleným serverem provádějícím výpočty, dále zařízení zahrnuje směšovací sestavu (1), která obsahuje ventil (11) vstupu topného média, za nímž je na přívodu topného média umístěn snímač (12) teploty topného média následovaný bezpečnostním obtokem trojcestného ventilu (13) se servopohonem (14) a obtokem adaptivního oběhového čerpadla (17), kde na tomto obtoku se nachází dvoucestný ventil (15) a servopohon (16) s havarijní funkcí ventilu ovládaný pomocí měřicí a regulační jednotky (2), za obtokem a adaptivním oběhovým čerpadlem (17) je umístěn snímač (18) teploty přívodu topného média následovaný ventilem (19) přívodu topného média přivádějící topné médium k topným tělesům v rámci topné soustavy objektu, přičemž na vratu topného média obsahuje zařízení ventil (23) vratu topného média následovaný snímačem (24) teploty vratu topného média a průtokoměrem (25), za nímž se vedení topného média rozbíhá k trojcestnému ventilu (13) a k ventilu (26) výstupu topného média ze směšovací sestavy (1).

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje snímač tlaku v soustavě a/nebo snímač opotřebení elektro součástí sloužící jako moto hodiny a/nebo snímače teploty média pro nejvyšší nebo nej vzdálenější místo topné soustavy a/nebo snímač hustoty média a/nebo snímače teploty otopných těles ke zjištění střední teploty radiátoru a/nebo meteorologickou stanici k měření srážek, zjištění relativní vlhkosti vzduchu, tlaku vzduchu, údaje o nadmořské výšce, směru proudění a rychlost větru a/nebo čidlo osvitu fasády dle umístění na různé světové strany podle jejich teplotního profilu a/nebo prostorové teplotní snímače pro zjištění teploty vzduchu v místnostech a/nebo prostorové vlhkostní snímače ke snímání vlhkosti v místnostech a/nebo snímače pohybu pro měření četnosti pohybu lidí a/nebo snímače otevření

-9CZ 2018 - 55 A3 oken a dveří a/nebo automatické otevírání oken pro optimalizaci větrání a/nebo elektronicky řízené hlavice pro zónovou regulaci a/nebo SMS bránu pro včasné upozornění.