RO201300054U1 - Dispozitiv de reglare automată pentru instalaţiile de încălzire - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv de reglare automată a parametrilor de funcţionare ai unei instalaţii de încălzire, în scopul reducerii consumurilor energetice, prin reglarea stării şi a turaţiei pompei de circulaţie din instalaţia de încălzire. Dispozitivul conform invenţiei este alcătuit dintr-un alimentator (1) de 220 Vca/24 Vcc, conectat cu un automat programabil (2), căruia îi furnizează energia necesară funcţionării, automatul programabil (2) fiind conectat, la rândul lui, cu nişte senzori (3 şi 4) de temperatură, având rolul de a măsura temperatura interioară şi, respectiv, exterioară încăperii în care sunt montaţi, iar pe baza temperaturilor măsurate, automatul programabil (2) calculează diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior, şi transmite o comandă la un convertizor (5) de frecvenţă care este cuplat funcţional cu o pompă (6) de circulaţie căreia i se reglează turaţia în funcţie de necesarul de căldură al încăperii/clădirii, şi care este pornită sau oprită în funcţie de starea sistemului.

Description

DISPOZITIV DE REGLARE AUTOMATĂ PENTRU INSTALAŢIILE DE

ÎNCĂLZIRE

Domeniul tehnic al invenţiei se referă la tehnici şi dispozitive de reglare a parametrilor de funcţionare a instalaţiilor de încălzire de utilitate publică fie că este vorba de consumatori casnici grupaţi în ansambluri de locuinţe fie că este vorba de consumatori inustriali.

Necesitatea reglării debitului pompelor sau a sistemelor de pompare este strâns legată de economia de energie, dar şi de realizarea unor debite de agent în instalaţie conforme cu: - necesarul de căldură la consumatori; - închiderea totală sau parţială a vanelor automate pe circuite; - închiderea totală sau parţială a robinetelor termostatice la corpurile de încălzire, în cazul instalaţiilor termice aceste reglaje sunt absolut necesare datorită faptului că pompele sunt alese pentru a satisface o putere maximă pentru încălzire sau răcire, putere rezultată din calculele făcute conform normativelor în vigoare, pentru valori extreme ale temperaturilor din zona climatică considerată. Pompele de circulaţie pentru agentul, termic din instalaţiile de încălzire sunt în general de tipul centrifugale monoetajate şi au ca element principal transmiterea energiei mecanice în energie hidraulică prin intermediul palelor rotorului către agentul termic vehiculat, pomparea datorându-se fenomenului de centrifugare realizat de mişcarea palelor rotorului. în timpul funcţionării unui sistem de încălzire, scopul urmărit este ca, la consumatori, să se asigure debitele de agent termic, respectiv de căldură, corespunzătoare condiţiilor cerute (în funcţie de parametrii climatici exteriori); de aceea, instalaţia este prevăzută cu un sistem de reglare care poate fi calitativ, cantitativ sau mixt. Reglarea constituie un proces prin intermediul căruia se urmăreşte modificarea permanentă sau temporară a înălţimii de pompare H şi a debitului G, astfel încât pompa să asigure parametrii necesari unei bune funcţionări ale sistemului şi si se realizeze o economie de energie. Având în vedere că perioada de asigurare a agentului termic la parametrii maximi este destul de scurtă, se justifică reglarea debitului pompei pentru obţinerea de randamente ridicate şi consumuri reduse de energie nu doar pentru pompă ca şi echipament individual ci pentru întregul sistem de încălzire, inclusiv eficientizarea consumurilor de energie pentru sursa de producere a energiei termice (cazan, pompă de căldură). Optimizarea prin reglarea debitului pompei conduce, deci, la consumuri de energie primară reduse la sursa de producere a energieitermice, ceea ce conduce implicit la reducerea emisiilor de CO2 în Fig. 1 este reprezentat ciclul de funcţionare al unei pompe de circulaţie pentru perioada de încălzire.

Fig. 1. Ciclul de funcţionare într-o instalaţie de încălzire

Din acest grafic se poate vedea că pompa funcţionează la debit maxim circa 3% din durata totală de exploatare, cel mai mult funcţionând cu un debit de 70% din debitul normal, aceasta reprezentând circa 23% din perioada de funcţionare.

Sunt cunoscute sistemele clasice de reglare a turaţiei pompelor prin intermediul celor trei trepte de turaţie existente din fabricaţia pompelor, precum şi cu ajutorul convertizoarelor de frecventa.

Este cunoscuta invenţia MX2007002196 (A) - 2008-11-18 având titlul “Variable speed control” în care este descris un sistem cu control variabil al vitezei pentru încălzirea sau răcirea unui vehicul cu rol recreaţional. Invenţia prezintă un sistem de control cu viteză variabilă pentru o pompă de căldură utilizată la un vehicul de agrement. Sistemul este prevăzut o un receptor de transmisie ce comunica cu un al doilea receptor de transmisie, un modul de alimentare şi o placă ce comunică cu al doilea receptor de transmisie, un dispozitiv de limitare a curentului operativ ataşat la modulul plăcii de alimentare şi un compresor cu viteză variabilă, caracterizat prin aceea că sistemul de control monitorizează curentul de intrare a compresorului şi limitează ieşirea a compresorului bazându-se pe capacitatea maxim admisibilă permisă de primul dispozitiv de limitare a curentului.

Este de asemenea cunoscută invenţia US2007024229 (Al) - 2007-02-01 având titlul “Control Loop Performance using a Variable Speed Drive as the Final Control Element” în care este descrisă reglarea unei pompe de circulaţie. Invenţia utilizează acelaşi tip de pompă folosite în mod normal pentru controlul procesului cu excepţia faptului că este acţionat de un motor de curent alternativ cu viteză variabilă, care prevede, de asemenea, acţiunea de control asupra ratei de curgere a fluidului prin modularea vitezei pompei. Efectul unei modificări a vitezei de rotaţie pompei este imediată, directă, şi extrem de liniar, spre deosebire de întârzierea rezultată din folosirea unei supape de control şi închidere a dispozitivului de secţionare pe buclă.

Este de asemenea cunoscută şi invenţia US2009218968 (Al) - 2010 - 09 - 14 „Control şystem for controlling motors for heating, ventilation and air conditioning or pump” în care este descris un sistem de control pentru o instalaţie de ventilare-condiţionare a aerului. Invenţia se referă la un sistem de control pentru un motor fără perii şi care este utilizat pentru controlul unui ventilator suflantă sau un al unei instalaţii de încălzire sau condiţionare a aerului în scopul de a controla debitul de aer condiţionat şi pentru comanda unei pompe în scopul de a controla fluxul şi circulaţia lichidelor sau a apei.

Invenţiile de mai sus prezintă dezavantajul că nu rezolvă problema reglajului momentan al turaţiei pompei de circulaţie pentru un sistem de încălzire prin întregistrarea directă a temperaturilor, reper decizional în îmbunătăţirea eficienţei unui sistem de încălzire.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în realizarea unui dispozitiv de reglare automata care pe baza monitorizării temperaturii ambientale să producă reglarea turaţiei pompelor de circulaţie din instalaţiile de încălzire pentru optimizarea consumului de energie electrică şi termică din sistem.

Dispozitivul de reglare automata pentru instalaţiile de încălzire conform invenţiei asigura controlul turaţiei pompei de alimentare a sistemului de încălzire prin comanda unui automat programabil ce foloseşte informaţiile unor senzori de temperatura a interiorului si exteriorului incintelor de încălzit. Comanda automatului programabil este executata asupra unui convertizor de frecvenţă care reglează turatia pompei si pornirea respectiv oprirea ei in scopul reducerii consumurilor energetice.

Dispozitivul de reglare automata pentru instalaţiile de încălzire conform invenţiei prezintă următoarele avantaje: - asigură optimizarea funcţionării sistemului de încălzire prin reglarea automată a turaţiei pompelor de circulaţie; - asigură economie de energie electrică şi termică; - conduce la îmbunătăţirea randamentului centralei termice (cu funcţionare pe gaze naturale, motorină sau combustibil solid) şi care are rolul de a prepara agentul termic pentru încălzire; - ajută la ridicarea coeficientului de performanţă sezonier al pompelor de căldură aer-apă, apă-apă sau sol-apă.

Un exemplu de realizare a invenţiei este prezentat in figura 1 care reprezintă schema dispozitivului de reglare automată a turaţiei pompei de circulaţie.

Dispozitivul de reglare automată pentru instalaţii de încălzire conform invenţiei se compune dintr-un alimentator 1 de 220Vca/24Vcc conectat cu un automat programabil 2 căruia îi furnizează energia electrică necesară funcţionării. Automatul programabil 2 este conectat la rândul său cu nişte senzori 3 şi 4 de temperatură, aceştia având rolul măsurării temperaturii interioare şi respectiv exterioare încăperii în care sunt montaţi. Pe baza valorilor temperaturilor măsurate de senzorii 3 şi 4, automatul programabil calculează diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior şi transmite o comandă către un convertizor de frecvenţă 5 care este legat funcţional la o pompă de circulaţie 6 căreia îi reglează turaţia în funcţie de necesarul de căldură al încăperii/clădirii din acel moment. Pompa de circulaţie 6 va asigura alimentarea cu agent termic (apă încălzită) a consumatorilor finali ce pot fi radiatoare, ventiloconvectoare sau sisteme de încălzire în pardoseală. Pentru asigurarea unei economii de energie suplimentare, automatul programabil 2 va comanda oprirea pompei de circulaţie 6 prin intermediul converti zorului 5 atunci când temperatura interioară măsurată cu ajutorul senzorului de temperatură 3 va atinge valoarea dorită.Un comutator 7 asigura conectarea sistemului in regim de funcţionare diferenţiat pentru iarna si vara.

Claims (1)

1. REVENDICĂRI 1 Dispozitiv de reglare automată pentru instalaţii de încălzire caracterizat prin aceea ca in scopul reducerii consumurilor energetice prin reglarea stării si turaţiei pompei de circulaţie se compune dintr-un alimentator (1) de 220Vca/24Vcc conectat cu un automat programabil (2) căruia îi furnizează energia electrică necesară funcţionării, automatul programabil (2) fiind conectat la rândul său cu nişte senzori (3) şi (4) de temperatură, aceştia având rolul măsurării temperaturii interioare şi respectiv exterioare încăperii în care sunt montaţi iar pe baza valorilor temperaturilor măsurate de senzorii (3) şi (4), automatul programabil calculează diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior şi transmite o comandă către un convertizor de frecvenţă (5) care este legat funcţional la o pompa de circulaţie (6) căreia i se reglează turatia în funcţie de necesarul de căldură al încăperii/clădirii şi este oprită în funcţie de starea sistemului.