FI97992C

FI97992C - Kesäkäyttölaitteisto lämmitysjärjestelmää varten

Info

Publication number: FI97992C
Application number: FI954756A
Authority: FI
Inventors: Raimo Pohjalainen
Original assignee: Raimo Pohjalainen
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-03-25
Also published as: FI954756A0; FI97992B

Description

97992

KESÄKÄYTTÖLAITTEISTO LÄMMITYSJÄRJESTELMÄÄ VARTEN

Keksinnön kohteena on kesäkäyttölaitteisto lämmitysjärjestelmää varten, jossa järjestelmässä kiertovesipumppu pumppaa vettä 5 lämmönvaihtimen läpi ja jossa on toimimoottorilla ohjattu venttiili lämmönsyöttöpuolella, jota ohjaa säädin toimimoottorin kautta ja johon järjestelmään kuuluu ulkolämpötilaa mittaava anturi, kiertovesipumppua ohjaava kytkinlaite ja ohjauslogiikka, joka sisältää ajastinlaitteen kiertovesipumpun käyttämiseksi 10 jaksoilisesti lyhyitä jaksoja sen ollessa lämpötila-anturin ohjaamana muuten pois päältä.

Varsin tavanomaisessa lämmitysjärjestelmässä lämmönlähteen, esim. kaukolämmön lämpö siirretään lämmönvaihtimen avulla 15 kiertovesipiiriin, jossa pumppu kierrättää vettä. Tässä piirissä lämpö otetaan lämmönvaihtimesta ja luovutetaan lämpöpattereissa. Suorassa liittymässä lämmönlähde, esim. kattila on suoraan kier-tovesipiirissä. Kiertovesipumppu on yleensä aina päällä riippumatta lämmitystehosta, jota ohjataan kaukolämpöpiirissä olevan 20 moottoriventtiilin avulla. Suorassa liittymässä käytetään 3-tieventtiiliä, jolla ohjatusti oikosuljetaan meno- ja paluulin-jat. Järjestelmään kuuluu ulkolämpötila-anturi ja patteriverkoston kiertovesipiirin lämpötila-anturi, joiden antamien tietojen perusteella lämmitystä ohjataan. Ilmalämmitysjärjestel-25 missä lämpö siirretään huoneisiin puhallettavaan ilmaan lämpö-patterin avulla, jossa toisella puolella on kiertovesipiiri. Tässä kiertovesipiirissä on pumppu, jota myös pidetään yleensä jatkuvasti päällä samoin kuin moottoriohjattu sulkuventtiili. Silloinkin, kun lämpö katkaistaan kokonaan ja sulkuventtiili 30 suljetaan, pumppu pidetään yleensä päällä, jolloin pumppu kierrättää vettä ainoastaan lämmönvaihtimen yli ylipaineventtii-lin kautta pumpun taakse.

Kesäkäytössä molemmissa tapauksissa kiertovesipiirin pumppu 35 haluttaisiin sulkea. Käytännössä pumppu on saatettu sulkea pitkäksi aikaa kokonaan, josta on huomattavaa haittaa järjestelmän luotettavuudelle.

Tunnetaan eräs kiertovesipiirin säätölaite, joka sulkee pumpun 40 ja ajaa toimilaitteen kiinni, kun tietty ohjauskriteeri saavute- 2 97992 taan, esim. tietty ulkolämpötila. Tämän lisäksi laitteessa on ns. pumppujen intervallikäynnistys, jolla kiertovesipumppu käynnistyy jaksollisesti 30 sekunniksi joka 18. tunti. Kiintoaineet huuhtoutuvat pois ja pumppujen käyntikunto tulee varmis-5 tetuksi. Edellä mainittua säätölaitetta ei kannata asentaa olemassa olevien satojen tuhansien säätölaitteiden tilalle vain kesäkäytön takia. Olemassa oleville laitteille tarvitaan yksinkertaisempi ratkaisu. Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tällainen nykyisen säätöautomatiikan yhteydessä käytettävä 10 kesäkäyttölaitteisto, jolla kiertovesipumpun kesäkäyttö saadaan toteutettua yksinkertaisesti ja luotettavasti. Keksinnön tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksessa. Edullisimmin käyttölaitteistossa venttiiliä ei suoraan ohjata toimimoottorin sähkönsyötöllä, vaan epäsuorasti tähän 15 soveltuvan lämpötila-anturin avulla, jonka viestiä pakko-ohjataan sellaiseen arvoon, että nykyinen ohjauslaite ajaa toimi-moottorin kiinni.

Seuraavassa keksintöä kuvataan viittaamalla oheisiin kuviin, 20 jotka esittävät eräitä keksinnön mukaisia sovelluskohteita ja itse laitteistoa yksityiskohtaisesti.

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen kesäkäyttölaitteiston sovellusta vesikiertolämmitysjärjestelmässä.

25 Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen kesäkäyttölaitteiston sovellusta ilmalämmitysjärjestelmässä.

Kuva 3 esittää kesäkäyttölaitteiston lohkokaaviota yksityiskohtaisesti .

3 0 Kuvan 1 kiertovesilämmitysjärjestelmä liittyy epäsuorasti kauko-lämmitykseen lämmönvaihtimen 4 avulla. Kaukolämmön luovutusta ohjataan venttiilillä 7, jota ohjaa toimimoottori 8. Kiertovesi-piirissä on pumppu 5, joka saa jatkuvan sähkönsyötön pumpun ohjauskytkimen 11 kautta jännitesyötöstä 10. Tähän sähkönsyöttö-35 linjaan on lisätty keksinnön mukainen kesäkäyttölaitteisto, joka ohjaa relettä 13.1. Tavanomaista ohjauslaitetta on merkitty viitenumerolla 12, joka saa ohjauksensa mm. ulkolämpötila-anturilta 3. Tämä viestilinja johdetaan kesäkäyttölaitteiston 1 li 3 97992 kautta viestin pakko-ohjausta varten. Kesäkäyttölaitteistoon 1 kuuluu oma ulkolämpötila-anturi 2.

Tässä kesäkäyttölaitteisto toimii oman ulkolämpötila-anturin 2 5 ohjaamana siten, että ulkolämpötilan noustua asetettuun raja-arvoon kesäkäyttölaitteisto katkaisee jatkuvan jännitesyötön kiertovesipumpulle 5 releen 13.1 avulla ja pakko-ohjaa normaalille ohjauslaitteelle menevää ulkolämpötila-anturin 3 viestiä niin, että se pakko-ohjaa toimimoottorin 8 sulkemaan venttiilin 10 7. Ulkolämpötilan alentuessa asetettuun toisen raja-arvon ala puolelle toiminta palautuu normaalin säätölaitteen hallintaan. Laitteessa on lisäksi pumpun intervallikäynnistys, joka selostetaan jäljempänä. Kuvassa 1 olevan epäsuoran lämmönluovutuksen liittymän vaihtoehtona järjestelmä soveltuu käytettäväksi myös 15 suorassa lämmityskiertovesipiirissä, jolloin sulkuventtiilin tilalla käytetään kolmitieventtiiliä ohjaamaan paluuvettä suoraan menopuolelle.

Kuvan 2 ilmalämmitysjärjestelmässä normaali säätölaite mittaa 20 sisäänpuhallettavan huoneilman lämpötilaa samoin kuin kierto-vesipiirin lämpötilaa. Näiden perusteella ohjataan kiertovesi-piirin ohjausventtiiliä 7' toimimoottorin 8' avulla. Pumppua 5' käyttää moottori 6, joka saa yleensä jatkuvan jännitesyötön. Keksinnön mukaisen kesäkäyttölaitteiston 1 kytkinrele on kuiten-25 kin asetettu tähän linjaan. Tässä sovelluksessa oma ulkolämpötila-anturi 2' on liitetty tuloilmakanavaan ja sisäänpuhallus-ilman lämpötila-anturin 3' viestilinja on johdettu keksinnön mukaisen kesäkäyttölaitteiston 1 kautta. Tässä toiminta on seuraava. Sisääntuloilman lämpötilan noustua lämpötila-anturin 30 2' havaitsemana tietyn raja-arvon yli, kesäkäyttölaitteisto sulkee pumpun 5' katkaisemalla sähkönsyötön moottorilta 6'. Tämän lisäksi pakko-ohjataan lämpötila-anturin 3' viesti osoittamaan esim. 50” C lämpötilaa olemassa olevalle säätölaitteelle, joka tämän johdosta pakko-ohjaa venttiilin 7' kiinni toimilait-35 teen 8' kautta.

Laitteistoon kuuluu siten edullisesti toiset kytkinlaitteet 13.2 lämmitysjärjestelmän oman ulkolämpötila- tms. anturin viestin 4 97992 pakko-ohjäämiseksi sellaiseen arvoon, että sanottu venttiili 7, 7' ohjautuu kiinni. Voidaan toki ohjata suoraan toimimoottoria, mutta tällöin laite joudutaan suunnittelemaan tältä osin toimi-moottorin tyypin mukaisesti.

5

Kuvassa 3 kesäkäyttölaitteisto on esitetty erillisenä lohko-kaaviona käsittäen liitännät omalle ulkolämpötila-anturille 2’, liitännät kiertovesipumpun moottorille samoin kuin laitteiston omalle lämpötila-anturille 3'. Kuvan 3 osat asennetaan omaan 10 koteloonsa.

YLEISTÄ

Laitteisto ohjaa kiertovesipumppua ja säätöventtiiliä ulkolämpö-15 tilan mukaan. Laitteisto pysäyttää kiertovesipumpun asetetussa ulkolämpötilassa (esim +18° C) sekä samalla pakkoajaa vesi-venttiilin kiinni. Ulkolämpötilan laskiessa (esim. +13° C) laitteisto käynnistää kiertovesipumpun ja lämmityksen säädin säätää lämmitystä normaalisti säätökäyrän mukaan.

20

Laitteisto koostuu analogisesta anturiliitännästä 21, lämpömittarista 2, 2' V/F-muuntimesta 22, säätö- ja ohjauslogiikasta 23, 24, häiriötilanteiden ilmaisimesta 14 sekä virtalähteestä.

25 ANTURILIITÄNTÄ

Anturi 2, 2' liitetään operaatiovahvistimen TLC272 sisäänmenoon. Vahvistin vahvistaa lineaarisesti anturin lämpötilan muutoksista johtuvan vastusarvon muutoksien aiheuttaman jännitteen vaih-30 telun. Vahvistimen lähdöstä saadaan 1 - 8,5 V:n jännite lämpötila-alueella +5 - +30° C. Tällä jännitteellä ohjataan V/F-muunninta.

LÄMPÖMITTARI

Mittari on tehty Led-ohjauspiirillä UAA170. Se saa ohjausjännit-teen anturivahvistimelta ja ohjaa 16 lediä siten, että alin näyttää +10° C ja ylin +25° C. Ledien värit on valittu lämpö- 35

II

5 97992 tila-alueelle 10 - 14e C vihreä, 15 - 18° C keltainen ja 19 -25° C punainen. Mittari pimenee MAN-ohjauksen ollessa päällä.

V/F-MUUNNIN

5

Muunnin 22 on toteutettu piirillä LM331. Sen lähdöstä saadaan sisäänmenojännitteeseen verrannollinen taajuudeltaan muuttuva suorakaidepulssijono, jonka perustaajuutta voidaan säätää trimmerillä RT2. Tässä kytkennässä se asetetaan arvoon 1000 10 Hz/V. RC-piiri nastassa 5 määrää halutun taajuusalueen.

SÄÄTÖLOGIIKKA (23) V/F-muuntimen 22 lähdöstä saadaan kellopulssit säätölogiikan 23 15 laskureille. Laskureita on kaksi, joista toinen toimii alempaa lämpötilaa (pumppu päälle) ja toinen ylempää lämpötilaa (pumppu pois) varten. Laskurit nollataan VCO-piirien CD4046 määräämien aikojen kuluttua. Näitä aikoja säädetään potentiometreillä PT1 ja PT2, joiden kanssa sarjassa ovat kalibrointitrimmerit RT3 ja 20 RT4. Koska kellotaajuus riippuu lämpötilasta niin laskenta-aikaa muuttamalla voidaan asetella halutut päälle/pois lämpötila-arvot. Nollausaikavälien ollessa niin pitkät, että laskurit ehtivät laskea "täyteen" niin niiden lähdöistä saadaan liipaisu-pulssit AND-porttien (CD4082) kautta flipflopille (CD4013 B) . 25 ON-kytkentä on toteutettu siten, että se pakko-ohjaa pumpun päälle aina, kun lämpötilan perusteella niin halutaan, joten mahdollisista virheellisistä OFF-komennoista ei synny vahinkoa. OFF-kytkentä pysäyttää pumpun valitussa lämpötilassa vain silloin, kun ON-komento ei ole päällä. Flipflop muistaa tilansa, 30 joten esim. yksi laskentavirhe ei aiheuta virhetoimintoja.

OHJAUSLOGIIKKA (24) NOR-portti (IC11 B) saa päälle/pois ohjaukset flipflopilta (IC10 35 B) , MAN/AUTO kytkimeltä ja ajastimelta (IC12). Kytkentä on toteutettu siten, että se pitää pumpun käynnissä ON ohjauksella, MAN ohjauksella ja ajastimella noin 2,5 minuuttia noin 10 h:n välein. OFF ohjaus kytkee pumpun pois päältä vain, kun lämpötila e 97992 on asetettua korkeampi. Muissa tapauksissa ON, MAN ja ajastin "voittavat” OFF kytkennän. Jos laitteisto vikaantuu (esim. sulake palaa komponenttivian seurauksena) lähtörele 13.1 pitää pumpun käynnissä, koska se on kytketty niin, että releen kärjet ovat virrattomana kiinni. Rele 13.2 hämää erillistä lämmönsäädintä siten, että säädin pakkoajaa vesiventtiilin kiinni, kun kierto-vesipumppu ei ole käynnissä. Näyttölaite 17 (lamppu) ilmaisee kiertovesipumpun päällä/pois-tilan.

HÄIRIÖILMAISIN (14)

Ilmaisin on toteutettu transistoreilla Q2 JA Q3, flipflopilla IC10 A, komparaattorilla IC1 B, NOR-porteilla IC 11 A ja C sekä ledillä LD17. Ilmaisin sytyttää punaisen ledin, jos ON/OFF-säädöt on käännetty ristiin tai säätölogiikka yrittää kytkeä pumppua pois päältä ON-ohjauksen aikana. Laitteisto pitää myös näissä virhetapauksissa pumpun päällä. Ilmaisin näyttää käyttäjälle vain sen, että hän on säätänyt lämpötila-asetukset ristiin tai laitteen logiikkaan on tullut vika, jolloin on syytä tarkastaa nämä asiat.

Edullisesti kesäkäyttölaitteiston erillisen lisälaitteeseen kuuluu liittimet, jotka voivat olla suoraan käytetyn kontaktorin liittimet, joiden kautta pumpun moottorin 6, 6' sähkönsyöttö on kytketty ja lisälaitteeseen kuuluu tähän sähkönsyöttöön kytketty muuntaja käyttöenergian syöttämiseksi ohjauslogiikalle. Tällöin lisälaite kytketään yksinkertaisesti pumpun syöttölinjalle eikä erillistä syöttölinjaa tarvitse lainkaan tehdä. Koska kontaktorin takia sähkönsyöttö täytyy joka tapauksessa viedä lisälaitteen kautta, itse lisälaitteen tarvitsema sähköenergia voidaan saadaan tältä samalta linjalta. Sähkölinjan lisäksi lisälaitteeseen tarvitsee kytkeä vain oma lämpötila-anturi ja johtaa olemassa olevan säätimen lämpötila-anturin viestilinja sen kautta.

Lisälaitteeseen liitetään edullisesti oman lämpötila-anturin rinnalle kosteus-anturi ja sopiva logiikka, jolla lämmitys saadaan päälle kosteuden ylittäessä asetettu raja-arvo. Tällaista järjestely pienentää käsikäytön tarvetta silloin, kun lämpötila pysyy pitkään juuri kesäkäyttöalueella, mutta kosteus vaatisi lämmitystä.

7 97992 ULKOILMAN KOSTEUDEN MUKAINEN LÄMMITYKSEN LISÄSÄÄTÖ

Kun kosteuden ulkoilmalähettimen asetus-arvo ylittyy, niin lähetinviesti käynnistää kellopiiriajastimen (12 h) , myös 5 ulkoilman kosteus asetusarvo (esim. 70 %) on ylityttävä yhtäjaksoisesti 12 h:n ajan ja edelleen ulkolämpötilan on oltava alle + 15 °C, niin silloin käynnistyy lämmityksen kiertovesipumppu ja kosteuden kompensointisäätö kytkeytyy päälle säätökäyrän korotuksena +1 -+ 10 °C (aseteltava) lisättynä menoveden lämpöti-10 laan.

Laitteen piirikortille on asennettu valmiiksi rele, josta kärkitietona saatava tieto kertoo DDC-valvontalaitteelle pumpun kesäkäyttötoiminnasta/hälytystiedosta.

Claims

97992 8

1. Kesäkäyttölaitteisto (1) kiertovesilämmitysjärjes-telmää varten, jossa järjestelmässä kiertovesipumppu (5) pumppaa 5 vettä lämmönlähteen, esim. lämmönvaihtimen (4) ja patteriverkoston läpi, ja jossa on venttiili (7) lämmönsyötön ohjaamiseksi, jota venttiiliä (7) käyttää toimimoottori (8) säätimen (12) ja ulkolämpötilaa mittaavan anturin (2) ohjaamana, ja johon järjestelmään kuuluu kiertovesipumppua (5) ohjaava kytkinlaite (13.1) 10 ja ohjauslogiikka (24), joka sisältää ajastinlaitteen kier-tovesipumpun käyttämiseksi jaksollisesti lyhyitä jaksoja sen ollessa lämpötila-anturin ohjaamana muuten pois päältä, tunnettu siitä, kesäkäyttölaitteisto (1) on muodostettu säätimen yhteyteen asennettavaksi erilliseksi lisälaitteeksi, joka 15 käsittää kotelon, sanotun kiertovesipumppua ohjaavan kytkinlaitteen (13.1) ja sanotun ohjauslogiikan (24) sekä tähän kytketyn oman ulkolämpötila-anturin (2), 20. näyttölaitteen (17), joka on sovitettu ilmaisemaan kierto- vesipumpun (5) päällä/pois-tila, ja että varsinaisen säätimen (12) ulkolämpötila-anturin (3) viestilinja on kytketty ohjauslogiikan (24) ohjaamaksi, jolloin toimimoottoria (8) voidaan pakko-ohjata tämän ulkolämpötila-25 anturin (3) viestiä muuntamalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kesäkäyttölaitteisto (1) , tunnettu siitä, että kesäkäyttölaitteiston (1) erillisen lisälaitteeseen kuuluu liittimet, joiden kautta pumpun moottorin 30 (6) sähkönsyöttö on kytketty ja lisälaitteeseen kuuluu tähän sähkönsyöttöön kytketty muuntaja käyttöenergian syöttämiseksi ohjauslogiikalle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kesäkäyttö-35 laitteisto (1), tunnettu siitä, että kesäkäyttölaitteistoon (1) kuuluu myös kosteusanturi ja kellopiiriajastin, jotka on sovitettu kytkemään lämmityksen päälle kosteuden ylittäessä asetetun li 9 97992 raja-arvon asetetun aika-jakson ja lämpötilan ollessa tietyllä välillä.

4. Kesäkäyttölaitteisto (1) ilmalämmitysjärjestelmää 5 varten, jossa järjestelmässä kiertovesipumppu (5') pumppaa vettä ilmalämmityspatterin (4') ja säätöventtiilin (7') läpi ja ilmalämmityspatterin (4') toisiopuoli on osa ilmalämmitysjärjestelmää, ja jossa järjestelmässä venttiiliä (7') ohjaa säädin toimimoottorin (8') kautta ja sisäänpuhallusilman lämpötila-10 anturin (3') ohjaamana, ja järjestelmään kuuluu kiertovesipump-pua (5') ohjaava kytkinlaite (13.1) ja ohjauslogiikka (24), joka sisältää ajastinlaitteen kiertovesipumpun käyttämiseksi jaksoi-lisesti lyhyitä jaksoja sen ollessa lämpötila-anturin ohjaamana muuten pois päältä, tunnettu siitä, että kesäkäyttölaitteisto 15 (1) on muodostettu säätimen yhteyteen asennettavaksi erilliseksi lisälaitteeksi, joka käsittää kotelon, sanotun kiertovesipumppua ohjaavan kytkinlaitteen (13.1) ja sanotun ohjauslogiikan (24) ja siihen liitetyn oman 20 ulkolämpötila-anturin (2'), näyttölaitteen (17), joka on sovitettu ilmaisemaan kierto-vesipumpun (5') päällä/pois-tila, ja että varsinaisen säätimen sisäänpuhallusilman lämpötila-anturin (3') viestilinja on kytketty ohjauslogiikan ohjaamaksi, 25 jolloin toimimoottoria (8') voidaan pakko-ohjata tämän anturin (3') viestiä muuntamalla.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen kesäkäyttölaitteisto (1) , tunnettu siitä, että kesäkäyttölaitteiston (1) erillisen 30 lisälaitteeseen kuuluu liittimet, joiden kautta pumpun moottorin (6') sähkönsyöttö on kytketty ja lisälaitteeseen kuuluu tähän sähkönsyöttöön kytketty muuntaja käyttöenergian syöttämiseksi ohj auslogiikalle. 97992 10