CZ281847B6 - Zařízení pro řízení, regulování a kontrolování topných soustav - Google Patents

Abstract

Zařízení se týká soustav dálkového dodávání tepla za použití předávacích stanic (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 35, 36) instalovaných u koncových odběratelů. Předávací stanice (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) jsou sdruženy do staničních skupin (37, 38, 39), které jsou spojeny přes datový koncentrátor (11, 12, 13, 14) s centrálním hlavním počítačem (2). Každá předávací stanice (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36) je vybavena měřicím přístrojem dálkového tepla a volně programovatelnými elektrickými čipovými skupinami. Centrální hlavní počítač (2) je opatřen programem pro dotazy, diagnozy a předběžné určování hodnot, jakož i grafické znázornění zkušebních a poruchových dat a je ve spojení přes vedlejší cestu s energetickým řídícím počítačem (3), který je vybaven programem pro energetickou optimalizaci. Zařízením je umožněno výrobci dálkového tepla přizpůsobit dodávku energie přesně skutečnému požadavku spotřeby energie na základě informace předané centrálnŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro řízení, regulování a kontrolování topných soustav, zejména zařízení dálkového dodávání tepla, za použití výměníkových stanic dálkového vytápění, instalovaných u zákazníků dálkového vytápění s přístrojem k měření spotřeby tepla, jakož i mikroprocesorově řízenými elektronickými stavebnicovými skupinami, které jsou vybaveny řídicím, regulačním a kontrolním zařízením dálkového vodního vytápění včetně k tomu účelu vypracovaných programů a jsou spojeny s potřebnými měřicími přístroji k měření teplot okolí, místností, a teplot, jakož i průtoků nositelů tepla a spotřebované vody.

Dosavadní stav techniky

Hlavni požadavek moderní topné soustavy spočívá v docílení energoekonomické úspory energie. V tomto ohledu má dálkové topení image moderního a také ohleduplného tvaru energie k životnímu prostředí. Kromě poměrné vysokého stupně spokojenosti zákazníků vykazuje dálkové topení některé zásadní nevýhody.

Známé pohotové způsoby připojení výměníkových stanic dálkového tepla jsou vybaveny potřebnými komponentami k řízení a regulování zařízení pro vytápění a spotřebu vody. Následkem toho je možno dobře zvládnout u koncového spotřebitele důležité regulační funkce, například skluzové noční poklesy, předběžnou regulaci teploty, ovlivněnou povětrností (to znamená, že dodávka tepla se řídí podle jednotlivé nastavené topné křivky), skluzové omezení klesající teploty v závislosti na venkovní teplotě a podobné.

Na trhu jsou dále mikroprocesorové regulátory s programem dálkového vytápěni, které splňují dodatečně také kontrolní, omezovači a zabezpečovací funkce, požadované dálkovými elektrárnami. Pomocí mikroprocesoru je dosaženo všech důležitých složek výtopny a soustředění důležitých regulačních funkci. Následkem toho však může_; být zřetel také na rozličné funkce paměti budov.

Dále jsou známy mikroprocesorové regulátory, které jsou opatřeny zadanými programy, podle nichž jsou regulovatelné různorodé druhy zřízených soustav. Přitom skutečné přizpůsobení regulátoru různorodým zřízeným soustavám se provádí například zásuvnými disky. Použivatel si může opatřit informace, jakož i zadat instrukce pomoci ovládacího zařízení. K disposici je za tím účelem možnost manuálního zásahu, aby bylo možno provést v každém případě vzniklé nouzové zásahy.

U jiných vyrobených regulátorů dálkového tepla je zabudována roze-znávací funkce větrání oknem. Tím je zabráněno tomu, že se nemusí provádět nepotřebné korekční výpočty. Pomocí adaptivní optimalizace přizpůsobí se tento regulátor automaticky tepelnému chování vytápěné budovy. Pomoci omezovačích funkcí se zkouší zavést energeticky úsporný provoz a zajistit ochranu zařízení. Všechny provozní stavy a nastavení mohou být zobrazeny na číslicové zobrazovací jednotce.

-1CZ 281847 B6

Zařízeni dálkového topení a spotřeby vody koncového spotřebitele jsou tedy dobře zaevidována u dosavadních stanic dálkového předávání tepla, avšak jedná se přitom o existující zařízení, která pracují toho času právě izolovaně jen pro vyskytujícího se koncového spotřebitele bez skutečných funkcí zpětného hlášení pro výrobce dálkového tepla.

Úkolem vynálezu je tedy vytvořit systém, který by za dodržení individuálních regulačních možností pro koncového spotřebitele dálkového tepla vytvořil situaci pro výrobce dálkového tepla, která by umožňovala přesné rozdělení přenášené energie přizpůsobit čas od času skutečné spotřebě energie a tím optimálně využít tepelnou energii, která je k disposici.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je zařízení pro řízení, regulování a kontrolování topných soustav, zejména zařízení dálkového vytápění, za použití předávacích stanic dálkového tepla, instalovaných u zákazníků dálkového tepla, včetně přístroje k měření spotřeby tepla, jakož i mikroprocesorové řízených elektronických čipových skupin, které jsou vybaveny řídicím, regulačním a kontrolním zařízením pro topení a spotřebu vody včetně k tomu vypracovaných programů a spojeny s přístroji k měření teplot okolí a teplot místností, jakož i průtoků nositelů tepla a spotřebované vody včetně k tomu potřebných periferních přístrojů, jehož podstatou je, že měřicí přístroj spotřeby teplé vody se opatří pamětí, zabezpečenou proti vypadnutí při registraci hodnot o spotřebě, přičemž elektronické čipové skupiny se projektují jako volně programovatelné moduly, obsahující přistroj dálkového měření tepla, a elektronické čipové skupiny, spojené přes datový komunikační modul, kde v určitých omezených datových oblastech se zajistí jednosměrnost v provozu přístroje k měření spotřeby tepla tak, že jednotlivé předávací stanice, staniční skupiny, ho komunikačního s odpovídajícími datovými koncentrátory datových sběrnic v ústředně, kde hlavni počítač je cím energetickým počítačem.

sestavené do skupin, tvoří čtyři přičemž předávací stanice pomocí jejich datovémodulu jsou spojeny přes první datové sběrnice , pomocí jejichž druhých jsou připojeny k centrálnímu hlavnímu počítači spojen vedlejší cestou s řídiNovost spočívá v tom, že výrobci dálkového topení poprvé mohou zařízením podle vynálezu přidělovat energii podle současně se vyskytující potřeby energie na základě informací z centrálního hlavního počítače za pomoci předávacích stanic datové sítě. Tímto způsobem lze optimálně využit energii, která je k disposici. Přináší to výhody jak výrobcům dálkového topení, tak jeho odběratelům. Dále je výhodné, že zařízení podle vynálezu podporuje individuální řízení, regulování a kontrolování.

Další zdokonalení vynálezu spočívá v tom, že spojení mezi datovým komunikačním modulem a první datovou sběrnici se provede pomocí zasunovatelné zásuvky, zatímco datový komunikační modul je libovolně připojitelný k první datové sběrnici nebo k diagnostickému počítači.

Další zdokonalení podle vynálezu zajišťuje předem rychlé a bezproblémové připojení diagnostického počítače.

-2CZ 281847 B6

Dodatečný význak vynálezu počítá s tím, že elektronické stavebnicové skupiny v předávacích stanicích dálkového vytápění jsou vybaveny vymazatelnými programovatelnými paměťmi, nebo elektricky vymazatelnými programovatelnými paměťmi, přičemž centrální hlavní počítač je opatřen počítačovým modulem pro zadávání optimálních programů přes datovou síť do těchto vymazatelných programovatelných pamětí nebo elektricky vymazatelných programovatelných paměti.

Je to výhodné v tom, že je tím poskytnuta možnost běžně zdokonalovat a centrálně zadávat řídicí, regulační a kontrolní programy pro odběratele dálkového vytápění.

v jiném provedení vynálezu je vazba mezi druhými rozhraními datových koncentrátorů a prvním rozhraním centrálního hlavního počítače provedena jako modem.

Výhoda tohoto provedení spočívá v tom, že v daném případě lze současně použit příslušné spojovací vedeni, které je k disposici. Této možnosti je však využíváno hlavně v případě velkých vzdálenosti mezi datovým koncentrátorem a centrálním hlavním počítačem.

Přehled obrázků na výkresech

Příklad provedení podle vynálezu bude podrobněji vysvětlen se zřetelem k připojenému výkresu. Připojený výkres znázorňuje blokové schéma odpovídajících složek pro řídicí, regulační a kontrolní zařízení sítě dálkového vytápěni.

Příklad provedení vynálezu

V oblasti výrobce dálkového vytápění je v ústředně 1 spojen centrální hlavni počítač 2 s počítačem k řízeni energie navzájem přes vedlejší cestu 4. Čtyři koncentrátory 11, 12, 13., 14 datové sítě jsou přes datové sběrnice 21, 22, 23, 24 spojeny s jednou ze čtyř staničních skupin 37, 38, 39, 40 předávacích stanic dálkového vytápění. Každá z těchto skupin 37, 38., 39, 40 předávacích stanic se skládá z první, druhé až n-té předávací stanice 25,

26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36. Datové koncentrátory 11. 12, 13, 14 jsou spojeny s centrálním hlavním počítačem přes druhé datové sběrnice 15, 16, 12, 18. Předávací stanice 25, 26.

27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 dálkového tepla jsou univerzální řídicí a regulační soustavy, které jak známo, jsou speciálně zkonstruovány pro požadavky domácích stanic dálkového vytápění. K úkolům této soustavy přináleží měření spotřebovaného tepla, které se sleduje na elektronickém počítači, řízení a regulování topné soustavy a vodní soustavy, jakož i sdělování po datových vedeních 15., 16, 17, 18, 21, 22, 23 , 24 stávající datové sítě s datovými koncentrátory 11, 12, 13, 14. Uvedené funkce jsou v daném případě zaznamenány na mikroprocesorem řízené základní desce v předávací stanici dálkového vytápěni a tam zpracovány do programu. Elektronické čipové skupiny pro řízení, regulování a kontrolováni soustav topení a spotřeby vody a podobně jsou technicky vybaveny jako volně programovatelné moduly. K disposici je rozsáhlý katalog regulovatelných a ovladatelných čipů, z nichž spolu s možnosti volného propojování se naskýtá použivateli vysoká pružnost při navrhování soustavy.

-3CZ 281847 B6

V daném případě je konkrétně provedena předběžná regulace teploty podle povětrnostních podmínek. Za tím účelem řídí skutečná, případně brzká, zprostředkovaná venkovní teplota podle topné křivky nyní adekvátní předběžnou teplotu. Při větším počtu budov je regulátorem automaticky přiřazena každé budově optimální topná křivka. Pro omezeni klesání teploty je učiněno opatření, že je stanovena odpovídající mezní hodnota jako konstantní nebo skluzová podle teploty okolí.

Pokud se týká zprostředkované spotřeby tepla, jsou jednotlivé hodnoty spotřeby bezpečně proti výpadku uloženy do paměti a zákazníci dálkového topení mají možnost se na ně dotázat na místním světelném indikátoru. Jelikož všechny složky předávacích stanic 25, 26 , 27, 28, 29, .30, 31, 32 , 33., 34 , 35, 36 dálkového topení jsou ve spojení přes datovou sít s centrálním hlavním počítačem 2, je možno hodnoty spotřeby odečítat také na dálku. V časových periodických intervalech, většinou jednou za měsíc, je vydán zařízením podle vynálezu protokol o spotřebě, který lze použít přímo k vyúčtování. Tím odpadá jak odečítání počítadla tepla na místě, tak také s tím spojené manuální zapisování.

Je-li požadována spotřeba užitkové vody, přepne regulátor z provozu vytápění na provoz dodávání užitkové vody. Teplota vody je potom nastavena přesně na požadovanou hodnotu. Aby se zabránilo ochlazování otopu, přepíná se vždy v intervalech na topení. Časovým programem je možno vymezit dodáváni užitkové vody na určité časové úseky.

Zvyšování teploty je omezováno na minimum. Malé teplotní rozdíly mezi stoupnutím a poklesem způsobují větší chyby v měření počítadla tepla. Z toho důvodu se uzavírá regulační ventil v předávacích stanicích 25, 26, 27, 28., 29, 30., 31, 32, 33., 34, 35, 36 dálkového tepla při jistém minimálním stoupnutí. Zvýši-li se potřeba tepla, potom se ventil z vlastního popudu otevře do pozice, přesahující minimální hodnotu.

Jednotlivé předávací stanice 25, 26, 27, eventuálně 28., 29, 30, eventuálně 31, 32, .33., eventuálně 34, 35, 36 dálkového tepla jsou ve spojení přes datovou síť s koncentrátory 11, respektive 12, respektive 13., respektive 14.. Datová síť je jako sběrnice; spojení složek mezi sebou může být jednoduché i neuspořádané. Datová síť takového druhu muže pojmout několik set účastníků. Sběrnicové vedení je čtyřžilové, smí dosahovat několika kilometrů, nemělo by však překročit řádově asi deset kilometrů. U velkých sítí nebo s více jak 250 předávacími stanicemi dálkového tepla je účelné rozdělení na větší počet dílčích sítí. Datové koncentrátory 11, 12, 13., 14 obsahují kromě sbérnicového rozhraní pro předávací stanice 25, 26, 27, 28., 29, 30., 31, 32, 33., 34, 35 , 36 ještě druhé výhodnější rozhraní 24 pro připojení k centrálnímu hlavnímu počítači 2. Při větších vzdálenostech lze toto spojení také navrhnout jako modemový úsek. Komunikační protokol spočívá na principu hlavního a podřízeného počítače. Koncentrátor datové sítě má přitom za úkol dotazovat se stále všech předávacích stanic 25, 26, 27, 28. 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 dálkového tepla po pořádku a tímto způsobem zajistit, že jsou rychle nahlášeny poruchy nebo výpadky jednotlivých stanic. Všechny telegramy v síti jsou opatřeny ověřovacím kódem (CRC16) a tím umožňuji vysoké rozpoznávání chyb (Hammingova vzdálenost =4).

-4CZ 281847 B6

Všechny podstatné informace sítě dálkového vytápění jsou také přenášeny přes datovou síť a datové koncentrátory 11, 12, 13, 14 na centrální hlavní počítač 2. Hlavní počítač 2 uskutečňuje v podstatě pét úkolů.

První z těchto úkolů se týká zobrazovací jednotky informací. Podstatné přitom je, že obsah obrazu je naladěn na informační potřebu operátora, přičemž informace je podávána v strukturované odpovídající podobě. V síti střední velikosti, například asi 300 předávacích stanic dálkového tepla, je třeba neustále zpracovávat množství dat o asi 10.000 signálech. Pro přehledné optické zobrazení je účelné zvolit obrazové třídění. Třídění lze uspořádat například následujícím způsobem (od shora dolů): síťový přehled - fázové obrazykomunikační obrazy - staniční obrazy. V přehledovém obrazu sítě a ve fázových obrazech jsou znázorněny jen součtové stavy (Stav datových spojení a funkční stav). Aktualizování těchto obrazových bodů vzniká samovolně; popud k přenosu odpovídajících hodnot vychází z každé složky předávacích stanic dálkového tepla. Obrazové prvky staničního obrazu jsou naproti tomu aktualizovány jen, když byl obraz zapojen.

Následný úkol centrálního hlavního počítače 2. spočívá v ukládání do paměti a indikaci měřicích křivek (trendů). Cyklicky měřené hodnoty, které jsou vysílány do centrálního hlavního počítače 2, mohou být v dlouhých časových intervalech uloženy do paměti a zobrazeny jako křivkové průběhy na stínítku. Hodnoty, uložené do paměti, jsou zajištěny proti vypadnutí na pevném disku. Doba záznamu může se protáhnout přes jeden rok, jestliže jsou například zaznamenávány hodinové hodnoty. Takovými měřenými hodnotami mohou být například spotřeba tepla v celé síti, spotřeba tepla v jednotlivých stanicích, teplota okolí a klesání teploty.

Dalším úkolem centrálního hlavního počítače 2 je vydání protokolů o hlášení. Všechny údaje (například o vypadnutí datového spojeni, porucha funkce) mohou být vytisknuty v tiskárně 5 ve formě protokolu o hlášeni. Na všech hlášeních je vyražen časový údaj, takže případy poruch je možno také později ještě rekonstruovat.

Měření spotřeby tepla je také jedním z úkolů centrálního hlavního počítače 2. V každé složce předávací stanice dálkového tepla je uložena do paměti spotřeba energie, zajištěná proti výpadku právě platného připojení dálkového tepla. Tato hodnota může být měsíčně předána do centrálního hlavního počítače 2 a potom vytisknuta jako měsíční odpočet v protokolu, vydaném tiskárnou 5. Následkem toho odpadá místní odčítáni hodnot o spotřebě a jejich manuální zaznamenáváni. Měsíčním dálkovým odčítáním kromě toho dochází k podstatně konkrétnějšímu časovému zablokováni hodnot spotřeby.

Centrální hlavní počítač 2 tím také poskytuje standardní hodnoty pro normalizaci parametrů a jmenovitých hodnot. Zadání je provedeno bud přímo přes klávesnici, nebo nepřímo přes grafický obraz.

Pro místní údržbu a diagnózu je opatřen diagnostický počítač, nejlépe osobní počítač s postupným přístupem ke spoji. Odpovídající složka předávací stanice dálkového tepla je v případě

-5CZ 281847 B6 diagnózy odpojena a připojena k diagnostickému počítači. K dotazům na hodnoty je možno také zde použit staniční obraz. Hodnoty, nevyskytující se ve staničním obrazu, lze získat pomocí příkazu k odečtení.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro řízení, regulování a kontrolování topných sous- tav, zejména zařízení dálkového vytápění, za použití předávacích stanic dálkového tepla, instalovaných u zákazníků dálkového tepla včetně přístroje k měření spotřeby tepla, jakož i mikroprocesorové řízených elektronických čipových skupin, které jsou vybaveny řídicím, regulačním a kontrolním zařízením pro topení a spotřebu vody včetně k tomu vypracovaných programů a spojeny s přístroji k měření teplot okolí a teplot místností, jakož i průtoků nositelů tepla a spotřebované vody včetně k tomu potřebných periferních přístrojů, vyznačující se tím, že měřicí přístroj spotřeby teplé vody je opatřen pamětí, zabezpečenou proti vypadnutí při registraci hodnot o spotřebě, přičemž elektronické čipové skupiny jsou projektovány jako volně programovatelné moduly, obsahující přístroj dálkového měření tepla a elektronické čipové skupiny, spojené přes datový komunikační modul, kde v určitých omezených datových oblastech je zajištěna jednosmérnost v provozu přístroje k měření spotřeby tepla tak, že jednotlivé předávací stanice (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32,

   33, 34, 35, 36), sestavené do skupin tvoří čtyři staniční skupiny (37, 38, 39, 40), přičemž předávací stanice (25 až 36) pomocí jejich datového komunikačního modulu jsou spojeny přes první datové sběrnice (21, 22, 23, 24) s odpovídajícími datovými koncentrátory (11, 12, 13, 14), pomoci jejichž druhých datových sbérnic (15, 16,17,18) jsou připojeny k centrálnímu hlavnímu počítači (2) v ústředně (1), kde hlavní počítač (2) je spojen vedlejší cestou (4) s řídicím energetickým počítačem (3).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojení mezi datovým komunikačním modulem a první datovou sběrnicí (21, 22, 23, 24) je provedeno pomocí zasunutelné zástrčky, přičemž datový komunikační modul je spojen s první sběrnicí.
3. 3. Zařízeni podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že elektronické čipové skupiny v předávacích stanicích dálkového tepla jsou vybaveny vymazatelnými programovatelnými permanentními paměťmi, nebo elektricky vymazatelnými paměťmi.
4. 4. Zařízeni podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vazba mezi datovými koncentrátory (11, 12, 13, 14) a centrálním počítačem (2) je provedena jako modem.