CZ31889U1

CZ31889U1 - A device for heat exchanger control in a single-pipe heating network

Info

Publication number: CZ31889U1
Application number: CZ2018-34954U
Authority: CZ
Inventors: Tomáš Bäumelt; Jiří Dostál; Jan Hauser; Jiří Kubeš; Jiří Valtr; Ondřej Zlevor
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze, UniverzitnĂ centrum energeticky efektivnĂch budov ÄŚVUT v Praze
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2018-07-02

Description

Oblast technikyTechnical field

Řízení dodávky teplaje základním technologickým předpokladem mnoha průmyslových procesů a nutným prvkem pro řízení komfortu obytných prostor. Teplo ze zdroje tepla je transportováno pomocí distribuční sítě až do koncových výměníků tepla. Řízení výkonu koncových tepelných výměníků je pak důležitým nástrojem pro regulaci teploty v přidružených procesech či místnostech.The management of heat supply is a basic technological prerequisite for many industrial processes and a necessary element for the management of living space comfort. Heat from the heat source is transported via the distribution network to the end heat exchangers. The output control of the end heat exchangers is then an important tool for temperature control in associated processes or rooms.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době je známo několik řešení týkajících se systému pro řízení a diagnostiku tepelného výměníku. Jedná se například o český patent CZ 306480, který popisuje řešení řízení výkonu a diagnostiky pomocí elektrického čerpadla a několika teplotních měření. Z elektrického příkonu čerpadla je inferován průtok, pomocí teplotních sensorů je měřena teplotní diference na výměníku tepla. S těmito údaji a informací o povaze teplonosné kapaliny je odhadován tepelný výkon výměníku. Výkon pak lze regulovat tak, aby bylo dosaženo komfortu v přidružených otopných zónách, či diagnostikovat teplosměnné vlastnosti výměníku a v neposlední řadě také měřit spotřebu tepla. Toto řešení jev této patentové listině rozšířeno o výhodné zapojení a možnou fýzickou podobu realizujícího zařízení.Several solutions are currently known concerning a heat exchanger control and diagnostics system. This is for example the Czech patent CZ 306480, which describes the solution of power management and diagnostics by means of an electric pump and several temperature measurements. From the electric input of the pump, the flow is inferior, the temperature difference on the heat exchanger is measured using temperature sensors. With this data and information on the nature of the heat transfer fluid, the heat output of the exchanger is estimated. The output can then be adjusted to achieve comfort in the associated heating zones or to diagnose the heat exchange properties of the exchanger and, last but not least, to measure the heat consumption. This solution is extended in this patent document by the advantageous connection and possible physical form of the realizing device.

Řešení v dokumentu EP 0866279 Bl popisuje obecné připojení čerpadla k tepelné terminální jednotce pro předávání tepla do vzduchu. Řešení nárokuje řízení rychlosti čerpadla v závislosti na požadavku na dodávku tepla, není nicméně specifikován konkrétní způsob - konkrétní řešení nelze zhotovit. Otáčkami čerpadla je řízen průtok teplonosné kapaliny tepelným výměníkem, přičemž fakt, že zvýšením průtoku dojde ke zvýšení předávání tepla, je obecně znám.The solution in EP 0866279 B1 describes a general connection of a pump to a thermal terminal unit for transferring heat to air. The solution requires control of the pump speed depending on the heat demand, but no specific method is specified - a specific solution cannot be made. The flow of the heat transfer fluid through the heat exchanger is controlled by the pump speed, and the fact that increasing the flow will increase the heat transfer is generally known.

Dále existují řešení uvedená v dokumentech EP 1752852, EP 2778546, US 5443207, US 5622221, US 4629116, US 7648347, kde je hmotnostní tok teplonosného media pumpou regulován tak, aby teplota teplonosného média, popřípadě tepelné zóny, odpovídala požadované hodnotě. Tato řešení snímají pouze teplotu v tepelné zóně. Nevýhodou těchto řešení je, že absolutní tepelný výkon výměníku je závislý na teplotách medií vstupujících do tepelného výměníku. Tato řešení neposkytují dodávku tepelného výkonu nezávisle na změnách teplot teplonosných medií vstupujících do výměníku.Further, there are solutions disclosed in EP 1752852, EP 2778546, US 5443207, US 5622221, US 4629116, US 7648347, wherein the mass flow of the heat transfer medium through the pump is controlled so that the temperature of the heat transfer medium or heat zone corresponds to the desired value. These solutions only sense the temperature in the heat zone. The disadvantage of these solutions is that the absolute heat output of the exchanger is dependent on the temperatures of the media entering the heat exchanger. These solutions do not provide heat output independently of the temperature changes of the heat transfer media entering the exchanger.

Pro určení aktuálního absolutního výkonu tepelného výměníku a jeho řízení je třeba znát aktuální hodnotu objemového průtoku alespoň jednoho teplonosného media a teplotní spád přes výměník na tomto mediu. Je známý dokument EP 2753999, kde je použit teplotní sensor na vstupním primárním vedení a výstupním primárním vedení výměníku a průtokoměr 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 řídicí jednotkou. Nevýhodou tohoto řešení je, že k měření průtoku využívá průtokoměr. Použití průtokoměru výrazně zvyšuje cenu zařízení. Další nevýhodou je úzké rozmezí pracovních podmínek díky ovládání výkonu ventilem.To determine the actual absolute power of the heat exchanger and its control, it is necessary to know the current value of the volumetric flow rate of at least one heat transfer medium and the temperature gradient across the heat exchanger on that medium. EP 2753999 is known where a temperature sensor is used on the inlet primary conduit and the outlet primary conduit of the exchanger and a flow meter connected to the primary conduit. This sensor data is fed to the control unit where the actual absolute power is calculated. A valve with a motor controlled by the control unit is used to change the flow rate. The disadvantage of this solution is that it uses a flow meter to measure the flow. The use of a flowmeter significantly increases the cost of the device. Another disadvantage is the narrow range of operating conditions due to valve power control.

Rovněž jsou známá konkrétní zařízení.Specific devices are also known.

Řešení v dokumentu US 2004216784 AI popisuje modulový systém pro otopné systémy. Pomocí prefabrikovaných modulů původce staví otopné soustavy mnoha konfigurací. Nevýhodou tohoto řešení je absence modulu pro jednopotrubní odbočku s pumpou.The solution in US 2004216784 A1 discloses a modular system for heating systems. Using prefabricated modules, the originator builds heating systems of many configurations. The disadvantage of this solution is the absence of a single-pipe branch module with a pump.

- 1 CZ 31889 Ul- 1 CZ 31889 Ul

Řešení v dokumentu US 6112545 popisuje odbočku pro jednopotrubní otopnou síť. Tento prvek realizuje blízko umístěné sekundární T-odbočky vco-axiálním provedení. Nevýhodou tohoto řešení je absence integrovaného čerpadla a teplotních sensorů.The solution in US 6112545 discloses a branch for a single-pipe heating network. This element realizes a close-located secondary T-branch in a co-axial design. The disadvantage of this solution is the absence of an integrated pump and temperature sensors.

Nejbližší řešení k popisovanému řešení v této přihlášce užitného vzoru jsou dokumenty US 2004262412 AI a US 2006016903 AI, které popisují realizaci čerpadlové míchací jednotky pro nízkoteplotní okruhy. Řešení obsahuje dvě čerpadla, jedno pro boilerový okruh, druhé pro okruh podlahového vytápění. Čerpadlo v boilerovém okruhu je využíváno k injekci otopné kapaliny z boilerového do podlahového okruhu. Čerpadlo podlahového okruhu tlakově napájí rozbočovač podlahového vytápění. Toto řešení popisuje jednolitý integrovaný čerpadlový prvek, jeho nevýhodou je absence teplotních měření a zvýšené množství čerpadel.The closest solution to the described solution in this utility model application is US 2004262412 A1 and US 2006016903 A1, which describe the implementation of a pump mixing unit for low temperature circuits. The solution includes two pumps, one for the boiler circuit and the other for the underfloor heating circuit. The pump in the boiler circuit is used to inject heating fluid from the boiler circuit into the floor circuit. The underfloor circuit pump supplies pressure to the underfloor heating distributor. This solution describes a single integrated pump element, the disadvantage of which is the absence of temperature measurements and an increased number of pumps.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny systémem zapojení a zařízením pro řízení tepelného výměníku v jednopotrubní otopné síti podle tohoto technického řešení. Obsahem technického řešení je systém zapojení, který sestává ze zařízení připojeného skrze sekundární přívodní potrubní spoj a přívodní potrubí výměníku a skrze vratné potrubí výměníku a sekundární vratný potrubní spoj k tepelnému výměníku. Dále je zařízení připojeno přes primární přívodní potrubní spoj k primárnímu přívodnímu potrubí, kterým je otopné médium přivedeno ze zdroje tepla. Z primárního přívodního potrubního spoje je vedeno primárním přívodem do první T-odbočky, která je spojena s druhou T-odbočkou, ze které pokračuje primární výstup do primárního výstupního potrubního spoje připojeného k primárnímu výstupnímu potrubí, kterým je otopné médium vedeno zpět ke zdroji tepla. Z první T-odbočky vede k sekundárnímu přívodnímu potrubnímu spoji sekundární přívodní potrubí. Z druhé T-odbočky vede k sekundárnímu vratnému potrubnímu spoji sekundární vratné potrubí. Druhá T-odbočka je umístěna blízko první T-odbočky, a to tak blízko, aby průtok v primárním potrubí ovlivňoval průtok v sekundárním potrubí pouze zanedbatelně málo. Sensor sekundární přívodní teploty je umístěn tak, aby snímal teplotu teplonosného média vstupujícího do tepelného výměníku, tedy je připojen na/do sekundárního přívodního potrubí či přívodního potrubí výměníku. Sensor sekundární vratné teploty je umístěn tak, aby snímal teplotu teplonosného média vystupujícího z tepelného výměníku, tedy je připojen na/do vratného potrubí výměníku či sekundárního vratného potrubí zařízení. Oběžné kolo čerpadla je připojeno pro čerpání teplonosného média z první T-odbočky skrze tepelný výměník zpět do druhé T-odbočky, je tedy připojeno se správnou orientací kamkoliv do sekundárního okruhu tvořeného sekundárním přívodním potrubím zařízení, přívodním potrubím výměníku, vratným potrubím výměníku a sekundárním vratným potrubím zařízení. Oběžné kolo čerpadla je silově, např., nevýhradně, osou či magneticky, spojeno s elektrickým motorem, který je elektrickým propojením připojen k řídicí jednotce. Řídicí jednotka umožňuje skrze elektrický motor ovládat průtok kapaliny sekundárním okruhem spojitě od téměř nulového až do maximálního dosažitelného průtoku nastává při maximálních otáčkách čerpadla. Sensor sekundární přívodní teploty je, kabelem či bezdrátově, spojen komunikačním kanálem s řídicí jednotkou, tak aby informace o sekundární přívodní teplotě byla této jednotce dostupná. Sensor sekundární vratné teploty je, kabelem či bezdrátově, spojen komunikačním kanálem s řídicí jednotkou, tak aby informace o sekundární vratné teplotě byla této jednotce dostupná.The above-mentioned drawbacks are largely eliminated by the wiring system and the heat exchanger control device in the single-pipe heating network according to this technical solution. The content of the technical solution is a wiring system, which consists of a device connected through the secondary supply pipe and exchanger supply pipe and through the exchanger return pipe and the secondary return pipe joint to the heat exchanger. Furthermore, the device is connected via a primary supply duct to a primary supply duct through which the heating medium is supplied from a heat source. From the primary inlet duct, it is fed through a primary inlet to the first T-branch, which is connected to the second T-branch, from which the primary outlet continues to the primary outlet duct connected to the primary outlet duct through which the heating medium is routed back to the heat source. A secondary supply line leads from the first T-branch to the secondary supply line. A secondary return pipe leads from the second T-branch to the secondary return pipe connection. The second T-branch is located close to the first T-branch, so close that the flow in the primary pipe affects the flow in the secondary pipe only negligibly little. The secondary supply temperature sensor is positioned to sense the temperature of the heat transfer medium entering the heat exchanger, i.e. it is connected to / into the secondary supply line or exchanger supply line. The secondary return temperature sensor is positioned to sense the temperature of the heat transfer medium exiting the heat exchanger, i.e., it is connected to / into the return line of the exchanger or secondary return line of the device. The pump impeller is connected to pump the heat transfer fluid from the first T-branch through the heat exchanger back to the second T-branch, so it is connected with the correct orientation anywhere to the secondary circuit consisting of the secondary inlet piping of the equipment, exchanger inlet, return and secondary return piping equipment. The pump impeller is connected, for example, non-exclusively, axially or magnetically, to an electric motor, which is connected to the control unit via an electrical connection. The control unit enables the electric motor to control the fluid flow through the secondary circuit continuously from almost zero to the maximum achievable flow rate at maximum pump speed. The secondary supply temperature sensor is connected by cable or wireless to the control unit via a communication channel so that the secondary supply temperature information is available to the unit. The secondary return temperature sensor is connected by cable or wireless to the control unit via a communication channel so that the secondary return temperature information is available to the unit.

Systém popsaný výše slouží k odhadu a řízení tepelného toku následujícím způsobem. Absolutní tepelný tok předaný z teplonosné kapaliny Q [W] je vypočten z rovniceThe system described above serves to estimate and control the heat flow as follows. The absolute heat flux transmitted from the heat transfer fluid Q [W] is calculated from the equation

Q — ňlsCp (Ts,přívodní “ Ts,vratná).Q - nlsCp (Ts, inlet “Ts, reversible).

Kde rhs [kg/s] je hmotnostní průtok teplosměnné kapaliny sekundárním okruhem, c_p [J/kg/K] je specifická tepelná kapacita teplonosné kapaliny, T_s,přívodní [°C] je teplota teplonosné kapaliny v sekundárním přívodním potrubí a T_s,vratná [°C] je teplota v sekundárním vratném potrubí.Where rhs [kg / s] is the mass flow of heat transfer fluid secondary circuit, c _p [J / kg / K] is the specific thermal capacity of the heat transfer fluid, _T, inlet [° C] is the temperature of the heating liquid in the secondary flow pipe and _the T , return [° C] is the temperature in the secondary return line.

-2CZ 31889 U1-2GB 31889 U1

Hmotnostní průtok je odhadnut z elektrického příkonu motoru pumpy a známé závislosti mezi otáčkami čerpadla, elektrický příkonem a průtokem - popsáno v českém patentu č. 306480. Přesnost odhadu průtoku lze díky výše popsanému zapojení výrazně vylepšit. Díky neměnnému hydraulickému odporu sekundárního okruhu a připojení k primárnímu okruhu - blízko umístěné T-odbočky, které tlakově neovlivňuje sekundární okruh, lze získat informaci o průtoku také z tlakové charakteristiky čerpadla a inferenčním sensorem odhadnutou tlakovou charakteristikou sekundárního okruhu. V řídicí jednotce je paměť, ve které jsou uschovány tlakové charakteristiky pumpy.The mass flow rate is estimated from the electrical power of the pump motor and the known dependence between pump speed, electrical power and flow - described in Czech Patent No. 306480. The accuracy of the flow estimation can be greatly improved due to the wiring described above. Thanks to the constant hydraulic resistance of the secondary circuit and the connection to the primary circuit - a close-to-position T-branch that does not affect the secondary circuit pressure, flow information can also be obtained from the pump pressure characteristic and the inference sensor estimated by the secondary circuit pressure characteristic. The control unit has a memory in which the pressure characteristics of the pump are stored.

V paměti řídicí jednotky je dále prostor, ve kterém je uschována hodnota maximálního požadovaného absolutního tepelného toku. Tuto hodnotu je možno změnit vzdáleně skrze datovou komunikace či manuálně přes volič maximálního tepelného toku na přístupném místě na povrchu zařízení. Do řídicí jednotky dále vstupuje signál reference tepelného toku přes datovou komunikaci či skrze linku analogové reference tepelného toku. Signál reference tepelného toku je hodnota nabývající hodnot 0 až 100 %. Přenásobením hodnoty reference tepelného toku hodnotou maximálního požadovaného tepelného toku řídicí jednotka vypočte hodnotu reference absolutního tepelného toku. Řídicí jednotka poté ovládá otáčky čerpadla, spojitě od téměř nulových otáček až do maximálních otáček tak, aby se odhadovaná hodnota absolutního tepelného toku asymtoticky blížila k hodnotě reference absolutního tepelného toku.In addition, there is space in the memory of the control unit in which the value of the maximum required absolute heat flow is stored. This value can be changed remotely through data communication or manually via the maximum heat flux selector at an accessible location on the device surface. The control unit further enters the heat flow reference signal via data communication or through the analog heat flow reference line. The heat flow reference signal is a value ranging from 0 to 100%. By multiplying the heat flow reference value by the maximum desired heat flow value, the control unit calculates the absolute heat flow reference value. The control unit then controls the pump speed, continuously from near zero to the maximum speed, so that the estimated value of the absolute heat flow is asymmetrically near the absolute heat flow reference value.

Výhodou popsaného systému zapojení výměníku je přesnější vyvození absolutního tepelného toku výměníku, a tedy zvýšená přesnost ovládání tepelného toku. Na přesnější odhad výkonu také navazuje zvýšená přesnost měření spotřeby tepla a preciznější tepelná diagnostika tepelného výměníku.The advantage of the described heat exchanger wiring system is that the absolute heat flow of the heat exchanger is more precisely derived, and hence increased heat flow control accuracy. Accurate performance estimation is also followed by increased accuracy of heat consumption measurement and more accurate heat diagnostics of the heat exchanger.

Další podstatou technického řešení je zařízení.Another principle of the technical solution is the device.

Ve výhodném provedení je systém zapojení realizován zařízením, které v sobě integruje primární přívodní potrubní spoj, primární přívodní potrubí zařízení, první T-odbočku, druhou T-odbočku, primární výstup, primární výstupní potrubní spoj, sekundární přívod, sekundární přívodní potrubní spoj, sekundární vratné potrubí zařízení, sekundární vratný potrubní spoj, sensor sekundární přívodní teploty, komunikační kanál, sensor sekundární vratné teploty, komunikační kanál, oběžné kolo čerpadla, elektrický motor, elektrické spojení a řídicí jednotku. Na zařízení je přístupně umístěn volič maximálního tepelného toku, kterým lze manuálně nastavit hodnotu absolutního tepelného toku. Zařízení je napájeno a komunikuje skrze napájecí a komunikační kabel. Dále zařízení obsahuje konektor pro připojení linky analogové reference tepelného toku.In a preferred embodiment, the wiring system is implemented by a device integrating a primary supply pipe joint, a primary supply pipe of the device, a first T-branch, a second T-branch, a primary outlet, a primary outlet pipe joint, a secondary inlet, a secondary inlet pipe joint equipment return pipe, secondary return pipe connection, secondary supply temperature sensor, communication channel, secondary return temperature sensor, communication channel, pump impeller, electric motor, electrical connection and control unit. A maximum heat flux selector is placed on the device to manually adjust the absolute heat flux value. The device is powered and communicates through the power and communication cable. Further, the device includes a connector for connecting an analog heat flow reference line.

Výhodou popsaného zařízení je, že integrací výše zmíněných prvků do jednoho zařízení je významně omezen počet mechanických spojů nutných pro instalaci. Tím je sníženo riziko chybné instalace a/nebo počet míst, kde je možný únik kapaliny z otopného okruhu. Dále je integrace do jednoho zařízení výhodná tím, že napojení na primární potrubí je známé a neměnné, což dále zvyšuje přesnost odhadu tepelného toku. Další výhodou je výrazně zjednodušený návrh jednopotrubní soustavy. Například v případě návrhu dvoupotrubní sítě silákově nezávislými ventily, je nutné respektovat úzké pracovní podmínky ventilu a vybrat z široké modelové řady právě ten správný. Zařízení dle řešení umožňuje ovládat širokou škálu tepelných výměníků, čímž se proces návrhu zjednodušuje.An advantage of the described device is that by integrating the above-mentioned elements into one device, the number of mechanical connections required for installation is significantly reduced. This reduces the risk of incorrect installation and / or the number of places where leakage from the heating circuit is possible. Furthermore, integration into a single device is advantageous in that the connection to the primary pipe is known and invariant, which further increases the accuracy of the heat flow estimation. Another advantage is the significantly simplified design of single-pipe system. For example, when designing a two-pipe network with force-independent valves, it is necessary to respect the narrow operating conditions of the valve and select the right one from the wide model range. The device according to the solution allows to control a wide range of heat exchangers, which simplifies the design process.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Konkrétní příklady provedení technického řešení jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech. Kde na Obr. 1 je uveden nákres zapojení systému realizujícího řízení tepelného výměníku v jednopotrubní otopné síti. Obr. 2 znázorňuje zařízení pro řízení tepelného výměníku v jednopotrubní síti v axonometrickém pohledu a na Obr. 3 je zobrazen čtvrteční řez ozřejmující vnitřní provedení.Specific embodiments of the invention are schematically illustrated in the accompanying drawings. Where in FIG. 1 shows a circuit diagram of a heat exchanger control system in a single-pipe heating network. Giant. 2 is a perspective view of a heat exchanger control device in a single-line network, and FIG. 3 shows a Thursday cross-section illustrating the interior design.

-3 CZ 31889 U1-3 GB 31889 U1

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Zapojení systému se sestává ze zařízení 1 připojeného skrze sekundární přívodní potrubní spoj 15 a přívodní potrubí 16 výměníku 2 a skrze vratné potrubí 17 výměníku 2 a sekundární vratný potrubní spoj 18 k tepelnému výměníku 2. Dále je zařízení 1 připojeno přes primární přívodní potrubní spoj 8 k primárnímu přívodnímu potrubí 7, kterým je otopné médium přivedeno ze zdroje tepla. Z primárního přívodního potrubního spoje 8 je veden primární přívod 9 do první T-odbočky 4, která je spojena s druhou T-odbočkou 5, ze které pokračuje primární výstup 10 do primárního výstupního potrubního spoje 11 připojeného k primárnímu výstupnímu potrubí 12. kterým je otopné médium vedeno zpět ke zdroji tepla. Z první T-odbočky 4 vede k sekundárnímu přívodnímu potrubnímu spoji 15 sekundární přívodní potrubí 13 zařízení. Z druhé T-odbočky 5 vede k sekundárnímu vratnému potrubnímu spoji 18 sekundární vratné potrubí 19 zařízení. Sensor 20 sekundární přívodní teploty je umístěn tak, aby snímal teplotu teplonosného média vstupujícího do tepelného výměníku 2, tedy je připojen na/do sekundárního přívodního potrubí 13 či přívodního potrubí 16 výměníku 2. Sensor 22 sekundární vratné teploty je umístěn tak, aby snímal teplotu teplonosného média vystupujícího z tepelného výměníku 2, tedy je připojen na/do vratného potrubí 17 výměníku 2 či sekundárního vratného potrubí 19. Oběžné kolo čerpadla 3 je připojeno pro čerpání teplonosného média z první T-odbočky 4 skrze tepelný výměník 2 zpět do druhé T-odbočky 5. Je tedy připojeno se správnou orientací kamkoliv do sekundárního okruhu tvořeného sekundárním přívodním potrubím 13, přívodním potrubím 16 výměníku 2, vratným potrubím 17 výměníku 2 a sekundárním vratným potrubím 19. Oběžné kolo čerpadla 3 je silově, kontaktně či bezkontaktně, pomocí silového spojení 26 spojeno s elektrickým motorem 25, který je elektrickým propojením 24 připojen k řídicí jednotce 6. Sensor 20 sekundární přívodní teploty je, kabelem či bezdrátově, spojen prvním komunikačním kanálem 21 s řídicí jednotkou 6, tak aby informace o sekundární přívodní teplotě byla této řídící jednotce 6 dostupná. Sensor 22 sekundární vratné teploty je, kabelem či bezdrátově, spojen druhým komunikačním kanálem 23 s řídicí jednotkou 6, tak aby informace o sekundární vratné teplotě byla této řídící jednotce 6 dostupná. Řídicí jednotka 6 snímá signál z voliče 32 maximálního požadovaného tepelného toku, a zapisuje ji do paměti řídicí jednotky 6 do prostoru pro hodnotu maximálního požadovaného tepelného toku. Hodnotu maximálního požadovaného tepelného toku je možné změnit také přes datovou linku 31. Dále řídící jednotka 6 snímá hodnotu reference tepelného toku z linky 33 reference tepelného toku, či komunikuje hodnotu reference tepelného toku přes datovou linku 31. Vynásobením hodnoty maximálního požadovaného tepelného toku hodnotou reference tepelného toku vypočte řídicí jednotka 6 hodnotu reference absolutního tepelného toku, přičemž následně upravuje otáčky čerpadla 3 tak, aby se odhadovaný absolutní tepelný tok asymptoticky blížil hodnotě reference absolutního tepelného toku.The wiring of the system consists of a device 1 connected through a secondary inlet pipe 15 and a heat exchanger inlet pipe 16 and through a return pipe 17 of the heat exchanger 2 and a secondary return pipe 18 to the heat exchanger 2. Further, the device 1 is connected via a primary inlet pipe joint 8 a primary supply line 7 through which the heating medium is supplied from a heat source. From the primary supply pipe connection 8, the primary supply 9 leads to a first T-branch 4, which is connected to a second T-branch 5, from which the primary outlet 10 continues to the primary outlet pipe connection 11 connected to the primary outlet pipe 12 which is the medium is returned to the heat source. From the first T-branch 4, the secondary supply line 13 of the device leads to the secondary supply line 15. From the second T-branch 5, the secondary return pipe 19 of the device leads to the secondary return pipe connection 18. The secondary supply temperature sensor 20 is positioned to sense the temperature of the heat transfer medium entering the heat exchanger 2, i.e. it is connected to / into the secondary supply line 13 or the heat exchanger supply line 16. The secondary return temperature sensor 22 is positioned to sense the temperature The exchanger of the pump 3 is connected to pump the heat transfer medium from the first T-branch 4 through the heat exchanger 2 back to the second T-branch. 5. It is therefore connected with the correct orientation anywhere to the secondary circuit consisting of the secondary inlet pipe 13, the inlet pipe 16 of the exchanger 2, the return pipe 17 of the exchanger 2 and the secondary return pipe 19. The impeller of pump 3 is force, contact or contactless by force connection 2 6 is connected to an electric motor 25 which is connected to the control unit 6 via an electrical connection 24. The secondary supply temperature sensor 20 is, by cable or wireless, connected via the first communication channel 21 to the control unit 6 so that the secondary supply temperature information is 6 available. The secondary return temperature sensor 22 is, by cable or wireless, connected via a second communication channel 23 to the control unit 6 so that the secondary return temperature information is available to the control unit 6. The control unit 6 senses the signal from the selector 32 of the maximum desired heat flow, and writes it to the memory of the control unit 6 in the space for the value of the maximum desired heat flow. The value of the maximum desired heat flow can also be changed via the data line 31. Further, the control unit 6 reads the value of the heat flow reference from the heat flow reference line 33, or communicates the value of the heat flow reference through the data line 31. flow control, the control unit 6 calculates the absolute heat flow reference value, subsequently adjusting the speed of the pump 3 so that the estimated absolute heat flow is asymptotically close to the absolute heat flow reference value.

Zařízení na Obr. 2 znázorňuje výhodné provedení zařízení 1 dle zapojení na Obr. 1, které v sobě integruje primární přívodní potrubní spoj 8, primární přívod 9, první T-odbočku 4, druhou T-odbočku 5, primární výstup 10, primární výstupní potrubní spoj 11, sekundární přívodní potrubí 13, sekundární přívodní potrubní spoj 15, sekundární vratné potrubí 19, sekundární vratný potrubní spoj 18, sensor 20 sekundární přívodní teploty, komunikační kanál 21, další sensor 22 sekundární vratné teploty, další komunikační kanál 23, oběžné kolo čerpadla 3, elektrický motor 25, elektrické spojení 24 a řídicí jednotku 6. Z čehož komunikační kanál 21, další komunikační kanál 23, elektrické spojení 24 a řídicí jednotka 6 nejsou zobrazeny. Z Obr. 2 je patrné, že prostorově významným prvkem je sedlo 14 čerpadla 3. Ve výhodném konstrukčním provedení je sedlo 14 čerpadla 3 integrováno s T-odbočkami 4, 5 tak, aby vzniklo kompaktní zařízení 1 s malým množstvím nutných mechanických spojů. Elektrický motor 25 s oběžným kolem čerpadla 3 je k sedlu 14 čerpadla 3 pritěsněn pomocí těsnění 27 a mechanicky připevněn pomocí objímky 28, která je fixována do těla zařízení 1 standartními šrouby. Na těle zařízení 1 je dále patrné sedlo 30 teploměru sekundárního přívodního potrubí a další sedlo 29 teploměru sekundárního vratného potrubí. Řídicí jednotka 6 je integrovaná v elektrickém motoru 25. Na přístupném místě na elektrickém motoru 25 je umístěn volič 32 maximálního požadovanéhoThe device of FIG. 2 shows a preferred embodiment of the device 1 according to the circuit in FIG. 1 which integrates the primary supply pipe 8, the primary supply 9, the first T-branch 4, the second T-branch 5, the primary outlet 10, the primary outlet pipe 11, the secondary supply pipe 13, the secondary supply pipe 15, the secondary return line 19, secondary return line 18, secondary supply temperature sensor 20, communication channel 21, additional secondary return temperature sensor 22, additional communication channel 23, pump impeller 3, electric motor 25, electrical connection 24, and control unit 6. Z wherein the communication channel 21, the other communication channel 23, the electrical connection 24 and the control unit 6 are not shown. FIG. 2, the seat 14 of the pump 3 is of significant spatial importance. In a preferred embodiment, the seat 14 of the pump 3 is integrated with the T-branches 4, 5 so as to form a compact device 1 with a small amount of necessary mechanical connections. The electric motor 25 with the impeller of the pump 3 is tightened to the seat 14 of the pump 3 by means of a seal 27 and mechanically fixed by means of a sleeve 28 which is fixed to the body of the device 1 by standard screws. The body of the device 1 furthermore shows the thermometer seat 30 of the secondary supply line and another thermometer seat 29 of the secondary return line. The control unit 6 is integrated in the electric motor 25. At the accessible location on the electric motor 25 is located a selector 32 of the maximum required

-4CZ 31889 Ul tepleného toku. Požadovaný tepelný výkon výměníku 0 až 100 % je komunikován digitálně přes datovou linku 31 či analogovým signálem, proudem či napěťově, přes linku 33 reference tepelného toku. Kabel 34 v sobě realizuje napájení zařízení a datovou linku 31, pomocí které zařízení komunikuje s nadřazeným počítačem a/nebo s ostatními zařízeními v jedné otopné síti.-4GB 31889 Ul heat flow. The required heat output of the exchanger 0 to 100% is communicated digitally via data line 31 or by analog signal, current or voltage, via heat flow reference line 33. The cable 34 implements the power supply of the device and the data line 31 by means of which the device communicates with the host computer and / or with other devices in the same heating network.

Na Obr. 3 je znázorněn řez tělem zařízení í, na kterém je lépe viditelná první T-odbočka 4, tedy spojení sekundárního přívodního potrubí 13 k primárnímu přívodu 9. Dále je také viditelná druhá T-odbočka 5, tedy připojení sekundárního vratného potrubí 19 do primárního výstupu 10.In FIG. 3 shows a cross-sectional view of the body of the device 1 in which the first T-branch 4, i.e. the connection of the secondary supply line 13 to the primary inlet 9, is better visible. .

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení pro řízení tepelného výměníku v jednopotrubní otopné síti podle tohoto technického řešení nalezne použití zejména v otopných systémech budov a v řízení průmyslových tepelných procesů.The device for controlling the heat exchanger in a single-pipe heating network according to this technical solution finds its use especially in building heating systems and in the control of industrial thermal processes.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

An apparatus for controlling a heat exchanger in a single-line heating network, having a secondary supply pipe connection (15) on the supply pipe (16) of the exchanger (2), a secondary return pipe connection (18) on the return pipe (17) of the exchanger (2). a supply pipe (8) on the primary supply pipe (7) from the heat source and a primary outlet pipe (11) on the primary outlet pipe (12) to the heat source, and a pump (3) provided with a control unit (6) characterized in that a first T-branch (4) is connected to the primary supply pipe connection (8) via a primary inlet (9), which is connected to a second T-branch (5) connected via a primary outlet (10), wherein the first T-branch (4) is connected to the secondary supply line by means of a secondary supply line (13) with a secondary supply temperature sensor (20) The second return pipe (19) and the secondary return temperature sensor (22) are connected to the secondary return pipe (18) via the secondary return pipe (15) and the second T-branch (5) and the pump impeller (3) is connected to the secondary circuit. from the first T-branch (4) through the heat exchanger (2) back to the second T-branch (5), the pump impeller (3) being connected to an electric motor (25) provided with a control unit (6) connected to the sensor (20) ) a secondary supply temperature and / or a primary supply temperature and an additional secondary return temperature sensor (22).

Device according to claim 1, characterized in that it consists of a compact unit integrating therein the primary supply pipe connection (8) of the primary supply (9), the first T-branch (4), the second T-branch (5), the primary outlet a primary outlet (10) pipe connection (10), a secondary supply pipe (13) secondary supply pipe (15), a secondary return pipe (19) secondary return pipe (18), a secondary supply temperature sensor (20), another sensor ( 22) secondary return temperatures, pump impeller (3) with electric motor (25) and control unit (6).

Device according to claim 2, characterized in that the compact assembly is provided with a seat (14) of the pump (3).

Device according to claim 3, characterized in that the seat (14) of the pump (3) is integrated with the T-branches (4, 5).

-5 CZ 31889 U1

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the compact assembly is provided with a seat (30) for the thermometer of the secondary supply line and a seat (29) for the thermometer of the secondary return line.

5

Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that it is provided with a selector (32) for adjusting the maximum heat flow in watts and / or equivalent heat flow units.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it has an analogue heat input reference (33) with defined limits for 0 and 100%.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that a data line (31) connected to the host computer and / or to another control unit is connected to the control unit (6).