Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.111.1969 56926 KI. 36 d, 1/56 MKP F 24 f zM|0O ;ZYiLUMiA 2 Twórca wynalazku: dr inz. Zdzislaw Barski Wlasciciel patentu: Instytut Techniki Cieplnej, Lódz (Polska) Sposób regulacji temperatury lub wilgotnosci w instalacjach klimatyzacyjnych, zwlaszcza w wielopomieszczehiowych obiektach wyposazonych w centralne komory grzewcze lub klimatyzacyjne oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Wynalazek dotyczy sposobu i urzadzenia do pro- porcjonalno-calkujacej regulacji temperatury lub wilgotnosci w instalacjach klimatyzacyjnych, zwla¬ szcza w wielopomieszczeniowych obiektach wypo¬ sazonych w centralne komory grzewcze lub klima¬ tyzacyjne z zastosowaniem sumowania impulsów temperatury z róznych pomieszczen oraz impulsów od warunków zewnetrznych i sterowania w wyni¬ ku tego sumowania wydajnoscia centralnych urza¬ dzen grzewczych lub klimatyzacyjnych.Znane sposoby automatycznej regulacji tempera¬ tury i wilgotnosci polegaja na zastosowaniu regu¬ latorów proporcjonalnych, calkujacych lub pro- porcjonalno-calkujacych ciaglych lub krokowych, do których przylaczone sa czujniki temperatury lub wilgotnosci umieszczone w klimatyzowanym pomieszczeniu lub w komorze klimatyzacyjnej. Re¬ gulatory zarówno w wykonaniu elektrycznym jak i pneumatycznym lub elektropneumatycznym od- dzialywuja na serwomotory napedzajace organy nastawcze to znaczy zawory, zasuwy, klapy itp.Inny znany sposób automatycznej regulacji tem¬ peratury lub wilgotnosci polega na zastosowaniu prostych regulatorów dwupolozeniowych steruja¬ cych organami nastawczymi przez ich cykliczne zalaczanie i wylaczanie.Znany jest równiez sposób regulacji, np. wedlug patentu polskiego nr 50219, polegajacy na zastoso¬ waniu w ukladzie regulacji trójpolozeniowej ter¬ micznego sprezenia zwrotnego o stalej czasowej 10 15 20 25 30 nastawianej wstepnie w zaleznosci od wlasciwosci .dynamicznych obiektu regulacji i korygowanej do¬ datkowo w sposób ciagly za posrednictwem nie- linipwego potencjometru sprzezenia zwrotnego, w zaleznosci od charakterystyki i stopnia otwarcia organu regulacyjnego.Znane sposoby ciaglej lub auasi-ciaglej regu¬ lacji temperatury posiadaja nizej opisane wady.Przede wszystkim wymagaja zastosowania drogiej i skomplikowanej aparatury regulacyjnej, której stosowanie nie zawsze jest uzasadnione wzgledami techniczno-ekonomicznymi, a poza tym nie rozwia¬ zuja problemu automatyzacji czesto spotykanych instalacji, w których wiele pomieszczen jest zasi¬ lanych przez jedna centrale klimatyzacyjna, a je¬ dnoczesnie wymagana jest regulacja niezalezna temperatury lub wilgotnosci w poszczególnych po¬ mieszczeniach, przy czym impulsy temperaturowe z tych pomieszczen maja byc sumowane i maja sterowac wydajnoscia cieplna centralnej komory grzewczej lub klimatyzacyjnej* Znane jest wprawdzie urzadzenie do regulacji ogrzewania pojazdów np. wedlug patentu polskie¬ go nr 48284 z zastosowaniem ukladu sterowniczo- regulacyjnego, w którym sumuje sie zarówno bodzce temperatur w poszczególnych pomieszcze¬ niach jak i bodzce od warunków zewnetrznych np. temperatury zewnetrznej, kierunku i predkosci wiatru oraz temperatury powietrza wprowadzane¬ go do komory grzewczej i w zaleznosci od wyniku 569263 56926 4 tego sumowania nastepuje samoczynne sterowanie wlaczaniem i wylaczaniem ukladu grzejnego po¬ jazdu.Jednakze wyzej opisany uklad sprowadza sie do ukladu regulacji dwupolozeniowej w zwiazku z czym wystepuja ciagle oscylacje parametru re¬ gulowanego wokól ..jego wartosci sredniej.Celem wynalazku jest -usuniecie wad znanych sposobów regulacji temperatury i wilgotnosci czyli uzyskanie dobrej jakosci regulacji przy zastoso¬ waniu prostych i tanich regulatorów, rozwiazanie pieblemu proporcjonalno-calkujacej regulacji wy¬ dajnosci centraji klimatyzacyjnej zasilajacej wiek¬ sza liczbe pomieszczen oraz zapewnienie samo¬ czynnej zmiany parametrów dynamicznych urza¬ dzenia regulacyjnego w wyniku zmiany parame¬ trów dynamicznych obiektu.Aby osiagnac ten cel wytyczono sobie zadanie opracowania sposobu i urzadzenia do samoczyn¬ nej regulacji temperatury lub wilgotnosci zapew¬ niajacych sumowanie bodzców z róznych pomie¬ szczen lub róznych miejsc tego samego pomiesz¬ czenia, proporcjonalno-calkujace sterowanie cen¬ tralnym organem nastawczym w wyniku tego su¬ mowania oraz adaptacyjna samoczynna zmiane nastaw urzadzenia regulacyjnego w wyniku zmian parametrów powietrza zewnetrznego.Zgodnie z wytyczonym zadaniem samoczynna regulacje temperatury lub wilgotnosci uzyskuje sie wedlug wynalazku w ten sposób, ze dwupolo- zeniowe termostaty lub higrostaty rozmieszczone w róznych miejscach lub w róznych punktach tego samego pomieszczenia zamykajac lub otwierajac swoje styki oddzialywuja na sumator temperatury lub wilgotnosci w taki sposób, ze w przypadku gdy wiekszosc termostatów lub higrostatów sygna¬ lizuje przekroczenie nastawionej temperatury, .lub wilgotnosci, wytwarza sie impulsy sterujace w kierunku zmniejszenia doplywu czynnika grzej¬ nego lub nawilzajacego, a w przypadku gdy wiek¬ szosc termostatów lub higrostatów sygnalizuje obnizenie temperatury lub wilgotnosci ponizej wartosci nastawionej wytwarza sie impulsy w kierunku zwiekszenia doplywu czynnika grzejne¬ go lub nawilzajacego, natomiast w przypadku gdy istnieje równowaga pomiedzy liczba wlaczonych i wylaczonych termostatów lub higrostatów, nie wytwarza sie zadnych impulsów sterujacych, przy czym srednie wartosci sygnalów sterujacych za¬ równo w kierunku zmniejszenia jak i zwiekszenia doplywu czynnika grzejnego lub nawilzajacego uzaleznia sie od liczby wlaczonych lub wylaczo¬ nych termostatów lub higrostatów nieliniowa, progresywnie wzrastajaca zaleznoscia.W celu lepszego dopasowania parametrów dyna¬ micznych sumatora gdo parametrów obiektu suma¬ tor jest wyposazony w obustronne inercyjne sprze¬ zenia zwrotne o niezaleznie nastawianych stalych czasowych nagrzewania i stygniecia, przy czym zmiana wartosci tych stalych czasowych odbywa sie samoczynnie za posrednictwem czujnika wa¬ runków zewnetrznych oraz wejsciowego obwodu sumujacego.Korzysci techniczne wynikajace z zastosowania wynalazku polegaja na uzyskaniu proporcjonalno- calkujacej regulacji temperatury lub wilgotnosci przy zastosowaniu prostych i tanich regulatorów dwupolozeniowych, które niezaleznie od przekazy¬ wania impulsów do sumatora moga sterowac dwu- 5 polozenfowo lokalne, pomieszczeniowe urzadzenia dogrzewajace lub nawilzajace, w przypadku róz¬ nych wymagan klimatycznych poszczególnych po¬ mieszczen tego samego obiektu.Ze wzgledu na prostote, pewnosc" dzialania, od¬ pornosc na wstrzasy i niskie koszty inwestycyjne sposób i urzadzenie wedlug wynalazku moga byc stosowane powszechnie w klimatyzacji obiektów przemyslowych, budynków uzytecznosci publicz¬ nej, okretownictwa i budownictwa ogólnego.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony tytu¬ lem przykladu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu regulacji wedlug wynalazku, fig. 2 uzyteczny przyklad urzadzenia wedlug wynalazku, a fig. 3 odmiane urzadzenia wedlug wynalazku.Struktura schematu blokowego ukladu regulacji temperatury i wilgotnosci wedlug wynalazku jest nizej opisana.Impulsy sumujace od termostatów Tl, T2, ... Tn w postaci przyrostów pradu (lub napiecia) iA, i2,... in powstaja w ten sposób, ze dwupolozeniowe re¬ gulatory temperatury wlaczaja lub wylaczaja swoimi stykami oporniki dodatkowe, co powoduje wzrost lub spadek wartosci pradu wyjsciowego, a wraz z tym zmiane wartosci wielkosci wejsciowej sumatora X. Róznica pomiedzy wartoscia X oraz wartoscia wielkosci zadanej XQ w postaci róznicy E jest podawana poprzez czlony inercyjne o sta¬ lych czasowych Twa na dwa równolegle tory za¬ wierajace przekazniki dwupolozeniowe objete iner¬ cyjnymi sprezeniami zwrotnymi o stalych czaso¬ wych Twb.Przekazniki dwupolozeniowe sa mechanicznie zwiazane z przelacznikiem P sygnalu E w ten spo¬ sób, ze w przypadku przelaczenia styków jednego z przekazników sygnal E jest podawany za po¬ srednictwem czlonu proporcjonalnego KI na czlon inercyjny o stalej czasowej Twb stanowiacy sprze¬ zenie zwrotne przekaznika. Pozwala to na reali¬ zacje niezaleznego nastawiania stalych czasowych Twa i Twb czlonów inercyjnych.Dzialanie kazdego z przekazników jest uzaleznio¬ ne od wartosci sygnalu ^E. Przy pewnej wartosci E dziala przekaznik J?lf przy nizszej wartosci E nie dziala zadne z przekazników, wreszcie przy jeszcze nizszej wartosci E dziala przekaznik P2.Sygnal wyjsciowy Y4 dziala na calkujacy czlon wykonawczy, którym moze byc serwomotor elek^ tryczny lub krokowy serwomotor elektropneuma- tyczny o czasie przestawiania Tm.Korzystny przyklad wykonania urzadzenia we¬ dlug wynalazku jest pokazany schematycznie na fig. 2 i fig. 3.W sklad urzadzenia wchodzi plytka bimetalowa 1 i opornik grzejny 2 stanowiacy plytke mikanito- wa, na która nawiniety jest drut oporowy. Plytka bimetalowa 1 posiada na jednym koncu dwie plyt¬ ki dociskowe 3 i 4, a drugim koncem jest umoco¬ wana do konca plaskiej sprezyny 5. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6056926 Dwie bimetalowe plytki kompensacyjne 7 i 8, na koncach których umieszczone sa mikrowylaczniki 9 i 10 z przyciskami 11 i 12, sa polaczone z obu¬ dowa urzadzenia przegubowo i sa wyposazone w sprezyny powrotna 13 i 14 oraz w sztywno zwia¬ zane z bimetalami dzwignie 15 i 16.Polozenie plytek bimetalowych 7 i 8 moze byc zmienione za pomoca pokretnych nastawników 17 i 18 i popychaczy 19 i 20. Opornik grzejny 2 jest polaczony za pomoca przewodów 21 szeregowo z opornikami 22 i 23, a równolegle do opornika re¬ gulacyjnego 24 oraz zespolu oporników nastaw- czych 25 sterowanych zespolem termostatów 26 rozmieszczonych w róznych pomieszczeniach lub w równych punktach tego samego pomieszczenia.Opornik 32 jest bocznikowany przez styki bierne 27 przekaznika (nie przedstawionego na rysunku), który jest sterowany mikrowylacznikiem 9, a opor¬ nik 23 jest bocznikowany przez styki czynne 28 przekaznika (nie przedstawionego na rysunku), który jest sterowany mikrowylacznikiem 10. Uklad oporników jest zasilany pradem stalym lub zmien¬ nym poprzez bezpiecznik 2|9 oraz stabilizator pra¬ dowy 30.Na fig. 3 jest przedstawiona odmiana urzadze¬ nia, w której na sztywna dzwignie 6 oddzialywuje dzwignia 31 zamocowana obrotowo w lozysku 32, które moze byc przesuwane. Na dzwignie 31 od¬ dzialywuje za posrednictwem popychacza 33 spi¬ rala sprezysta 34 termometru manometrycznego posiadajacego czujnik 35. Do nastawiania zakresu temperatur w jakim ma dzialac czujnik tempera¬ turowy, manometryczny sluzy sruba nastawcza 36, która naciaga sprezyne 37, polaczona swym dru¬ gim koncem z koncem spirali sprezystej 34.Wyzej opisana odmiana urzadzenia pozwala uza¬ leznic stale czasowe urzadzenia od temperatury zewnetrznej.Dzialanie ukladu regulacji, zawierajacego urza¬ dzenie wedlug wynalazku jest nizej opisane.W przypadku, gdy temperatura otoczenia trzech termostatów 26 jest nieco wyzsza od nastawionej, a w pozostalych trzech nieco nizsza od nastawio¬ nej, przez opornik grzejny 2 plynie prad, który powoduje ustawienie sie plytki bimetalowej 1 w polozenie posrednie, przy którym nie dziala zaden z mikrowylaczników 9 i 10, a organ regulacyjny* np. urzadzenie zaworowe znajduje sie w spoczyn¬ ku. W przypadku, gdy temperatura otoczenia wiekszej liczby termostatów 26 obnizy sie, nastapi wylaczenie dalszych oporników 25, prad przeply¬ wajacy przez grzejnik 2 wzrosnie, plytka bimeta¬ lowa 1 odchyli sie w prawo i naciskajac plytke dociskowa 3 na przycisk mikrowylacznika 11 spo¬ woduje przelaczenie jego styków.Wówczas organ regulacyjny zostanie pobudzony do obrotów w kierunku otwarcia doplywu czynni¬ ka grzejnego do nagrzewnicy, a jednoczesnie styki 27 zostana rozwarte, a opornik 22 zostanie wlaczo¬ ny szeregowo z opornikiem 2 i 23. Spowoduje to zmniejszenie sie pradu plynacego przez opornik 2 i po czasie zaleznym od wartosci opornosci opor¬ nika 22 plytka bimetalowa 1 odchyli sie z powro^ tern i spowoduje przelaczenie styków mikrowylacz. nika 9 w przeciwna strone.W zaleznosci od tego, czy dzialanie regulacyjne spowoduje taka zmiane doplywu czynnika grzej¬ nego, ze temperatura otoczenia termostatów pod¬ niesie sie do zadanej wartosci czy nie — opisany 5 cykl powtórzy sie, badz tez uklad pozostanie w równowadze przy nowym polozeniu organu regu¬ lacyjnego.W przypadku, gdy temperatura otoczenia wiek¬ szej liczby termostatów 26 podwyzszy sie ponad 10 wartosc nastawiona, nastapi wlaczenie wiekszej liczby oporników 25, prad przeplywajacy przez grzejnik 2 zmaleje, plytka bimetalowa 1 odchyla sie w lewo i naciskajac plytka, dociskowa 4 na dzwignie 12 mikrowyjacznika 10 spowoduje prze- 15 laczenie jego styków. Wówczas organ regulacyjny zostanie pobudzony do obrotów w kierunku przy¬ mykania doplywu czynnika grzejnego do nagrzew¬ nicy, a jednoczesnie styki 28 zamkna sie i opornik 23 zostanie przez nie zbocznikowany. Spowoduje to 20 zwrost pradu plynacego przez opornik 2 i po cza¬ sie zaleznym od wartosci opornika 23 plytka bi¬ metalowa 1 odchyli sie z powrotem i spowoduje przelaczenie styków mikrowylacznika 10 w prze¬ ciwna strone. 25 W zaleznosci od tego, czy dzialanie regulacyjne spowoduje taka zmiane doplywu czynnika grzej¬ nego, ze temperatury otoczenia termostatów obni¬ za sie do zadanej wartosci czy nie — opisany cykl powtórzy sie, badz tez uklad pozostanie w równo- 30 wadze przy nowym polozeniu organu regulacyj¬ nego. "• W przypadku, gdy temperatura zewnetrzna wzrosnie, wzrosnie równiez cisnienie w czujniku 35 (fig. 3) i spirala sprezysta 34 rozprezy sie naci- 35 skajac za posrednictwem popychacza 33 na dzwig¬ nie 31, która z kolei spowoduje przesuniecie dzwig¬ ni 6 i zmiane polozenia poczatkowego plytki bi¬ metalowej 1. Spowoduje to zmiane czasów nagrze¬ wania i stygniecia bimetalu przy tym samym pra- 40 dzie przeplywajacym przez opornik 2, a wraz z tym skrócenie czasów trwania impulsów steruja¬ cych, powodujacych zwiekszenie doplywu czynni¬ ka grzejnego, w stosunku do czasów przerwy w impulsie. 45 W przypadku obnizenia sie temperatury zew¬ netrznej nastapi wydluzenie czasów trwania impulsów sterujacych w porównaniu do czasów przerwy w impulsie. 50 PL