RU136602U1

RU136602U1 - PUBLIC BUILDING HEATING SYSTEM NODE

Info

Publication number: RU136602U1
Application number: RU2013117168/08U
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Князев; Екатерина Васильевна Дорошенко; Павел Любентинович Бонев
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-01-10

Abstract

Узел регулирования системы отопления зданий общественного назначения, содержащий установленный на подающем трубопроводе регулятор расхода теплоносителя, датчик для детектирования температуры и контроллер, отличающийся тем, что датчик для детектирования температуры воздуха установлен в контрольном помещении и электрически связан с контроллером, который, в свою очередь, через мультивибратор и модуль расширения выходных сигналов связан с регулятором расхода теплоносителя, при этом узел регулирования системы отопления оборудован дополнительной ветвью теплоснабжения для обеспечения работы и регулирования расхода теплоносителя в режиме дежурного отопления, причем и основная и дополнительная ветви оснащены автономным блоком питания, а регулятор расхода теплоносителя установлен на основной ветви.A control unit for a heating system for public buildings, comprising a flow rate regulator mounted on the supply pipe, a sensor for detecting temperature and a controller, characterized in that the sensor for detecting air temperature is installed in the control room and is electrically connected to the controller, which, in turn, is connected through a multivibrator and an expansion module of the output signals are connected to the flow rate regulator, while the heating system regulation unit is equipped with an additional ADDITIONAL heating branch to operate and coolant flow control in the heating mode, the duty, and wherein the primary and secondary branches are equipped with autonomous power supply, and the coolant flow controller is mounted on the main branch.

Description

Устройство для регулирования работы системы отопления зданий относится к (области централизованного теплоснабжения) центральной системе теплоснабжения зданий общественного назначения и производственных зданий. Полезная модель может быть использована для регулирования системы отопления зданий общественного назначения, подключенных к централизованной системе теплоснабжения при безэлеваторном подключении через элеватор, зданий общественного назначения, подключенных к централизованной системе теплоснабжения через смесительный насосный узел, регулирования системы отопления производственных зданий.A device for regulating the operation of a building heating system relates to (a district heating district) a central heating system for public buildings and industrial buildings. The utility model can be used to regulate the heating system of public buildings connected to a centralized heat supply system with an elevator-free connection through an elevator, public buildings connected to a centralized heat supply system through a mixing pump assembly, and to regulate the heating system of industrial buildings.

Из уровня техники известны следующие технические решения: например, «Способ автоматического регулирования системы отопления». Суть изобретения заключается в изменении расхода теплоносителя в зависимости от показания давления сетевого насоса. Согласно изобретению (патент 2004112411, МПК F24D 3/00, опубл. 20/10/2005) Измеряется температура наружного воздуха и температура внутреннего воздуха здания, а также давления в контрольных точках и потребляемая мощность сетевого насоса. При отклонении давления в контрольной точке расход теплоносителя меняется до тех пор, пока мощность, потребляемая насосом, не примет контрольное значение.The following technical solutions are known from the prior art: for example, “A method for automatically controlling a heating system”. The essence of the invention is to change the flow rate of the coolant, depending on the pressure reading of the mains pump. According to the invention (patent 2004112411, IPC F24D 3/00, publ. 10/20/2005) The outdoor temperature and the internal temperature of the building are measured, as well as the pressure at the control points and the power consumption of the mains pump. If the pressure deviates at the control point, the coolant flow rate changes until the power consumed by the pump assumes the control value.

- «Устройство для регулирования температуры воздуха в помещении» (патент 2431781 МПК F24D 3/02, опубл. 20.10.2011). Устройство для регулирования температуры в помещении, отапливаемом от системы открытого теплоснабжения, содержит контуры общей и повторной циркуляции с прямой и обратной магистралями, каждый из которых снабжен циркуляционным насосом с приводом и регулятором скорости вращения, связанными соответственно у насоса контура повторной циркуляции с выходом регулятора расхода давления, а у насоса общей циркуляции с выходом регулятора температуры воздуха, который дополнительно содержит датчик температуры на обратной магистрали на выходе из системы отопления, при этом на выходе циркуляционного насоса прямой магистрали контура общей циркуляции расположен счетчик тепла, а на выходе циркуляционного насоса контура повторной циркуляции размещен счетчик расхода теплоносителя.- "Device for controlling the temperature of the air in the room" (patent 2431781 IPC F24D 3/02, publ. 20.10.2011). A device for controlling the temperature in a room heated from an open heat supply system contains general and recirculation circuits with direct and return pipes, each of which is equipped with a circulation pump with a drive and a speed controller, respectively connected at the pump of the recirculation circuit with the output of a pressure flow regulator , and the general circulation pump with the output of the air temperature controller, which additionally contains a temperature sensor on the return line at the outlet heating Istemi while downstream of the circulation pump straight line general circulation loop is heat meter, and the output of the circulation pump recirculation loop disposed a flow meter.

Наиболее близким техническим решением (прототипом), является устройство, описанное в патенте «Управление отопительной системой на основе требуемой тепловой мощности» (№2450313 МПК G05D 23/19, F24D 3/00, опубл. 10.05.2012). Изобретение предназначено для управления отопительной системой внутри помещения в зависимости от температуры окружающей среды и в соответствии с требуемой температурой внутри помещения. Система содержит датчик для детектирования внешней температуры, датчик для детектирования обратной температуры T_return среды теплоносителя, циркулирующей в системе распределения тепла с определенным расходом потока и контроллер. Контроллер выполнен с возможностью определения требуемой тепловой мощности P_req, которая должна быть передана упомянутой системой распределения тепла для поддержания баланса тепловой энергии в соответствии с уровнем P_req=P_loss-P_sourse, где P_loss представляет собой аппроксимацию потерь тепловой мощности упомянутого здания и включает в себя динамическую аппроксимацию переноса тепловой мощности через стены здания на основе, по меньшей мере, упомянутой требуемой температуры внутри помещения, упомянутой детектируемой внешней температуры, коэффициента теплопередачи стены и теплоемкости стены, и P_sourse представляет собой аппроксимацию источника тепловой энергии, внешнего для упомянутой отопительной системы, и на основе упомянутой обратной температуры управления комбинацией температуры прямого потока и расхода потока для обеспечения подачи с помощью системы распределения упомянутой требуемой тепловой мощности. В соответствии с изобретением динамическую модель баланса тепловой энергии здания используют для управления тепловой мощностью, передаваемой отопительной системой.The closest technical solution (prototype) is the device described in the patent "Control of the heating system based on the required heat output" (No. 2450313 IPC G05D 23/19, F24D 3/00, published on 05/10/2012). The invention is intended to control the heating system indoors, depending on the ambient temperature and in accordance with the desired indoor temperature. The system contains a sensor for detecting external temperature, a sensor for detecting the return temperature T _return of the coolant circulating in the heat distribution system with a certain flow rate, and a controller. The controller is configured to determine the required thermal power P _req , which must be transmitted by said heat distribution system to maintain a balance of thermal energy in accordance with the level P _req = P _loss -P _sourse , where P _loss is an approximation of the heat loss of the building and includes dynamic approximation of the transfer of thermal power through the walls of the building based on at least the required indoor temperature, said detected external temperature, coefficient itsienta wall heat transfer and heat capacity of the wall, and P _sourse is an approximation of thermal energy source external to said heating system, and on the basis of said temperature control feedback combination of forward flow temperature and flow rate for feeding by said desired heat output distribution system. According to the invention, a dynamic model of the thermal energy balance of a building is used to control the heat power transmitted by the heating system.

Недостатком данного технологического решения является невозможность снижения расхода теплоносителя в ночное время и праздничные дни, что являлось бы существенной экономией. Кроме того, в случае поломки или выхода из строя элементов регулирования, система отопления здания будет остановлена, что особенно опасно в отопительный сезон.The disadvantage of this technological solution is the impossibility of reducing the flow of coolant at night and holidays, which would be significant savings. In addition, in case of breakdown or malfunction of the control elements, the heating system of the building will be stopped, which is especially dangerous in the heating season.

Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции отопительной системы здания, сокращение расхода теплоносителя, а также повышение надежности работы системы отопления.The objective of the proposed utility model is to simplify the design of the heating system of the building, reduce the flow of coolant, as well as increase the reliability of the heating system.

Поставленная задача решается с помощью размещения датчика для детектирования температуры в контрольном помещении и снабжения узла регулирования расхода теплоносителя дополнительной ветвью для обеспечения работы системы отопления в дежурном режиме.The problem is solved by placing a sensor for detecting temperature in the control room and supplying the unit for controlling the flow of coolant with an additional branch to ensure that the heating system in standby mode.

Сущностью заявленной полезной модели является то, что в отопительную схему включен датчик температуры внутреннего воздуха, размещенный в контрольном помещении, передающий исходный сигнал о внутренней температуре в контрольном помещении на регулятор расхода теплоносителя. Теплоснабжение осуществляется по двум ветвям (основная ветвь «L» для рабочего времени и второстепенная ветвь «N» - для работы системы отопления в ночное время и в праздничные дни). В случае выхода из строя каких-либо элементов регулирования, движение теплоносителя будет осуществляться по второй ветви «N», тем самым исключается остановка системы отопления здания. По основной ветви «L» регулирование осуществляется автоматически, в то время как во второстепенной ветви «N» - вручную.The essence of the claimed utility model is that the heating circuit includes an internal air temperature sensor located in the control room, which transmits the initial signal about the internal temperature in the control room to the flow rate regulator. The heat supply is carried out along two branches (the main branch “L” for working hours and the secondary branch “N” for working the heating system at night and on holidays). In case of failure of any control elements, the heat carrier will move along the second branch “N”, thereby stopping the building heating system from being stopped. On the main branch "L" regulation is carried out automatically, while in the secondary branch "N" - manually.

Устройство для регулирования работы системы отопления зданий поясняется графической частью:A device for regulating the operation of the heating system of buildings is illustrated in the graphic part:

На фиг.1 - Общий вид узла регулирования системы отопления здания;Figure 1 - General view of the node regulation of the heating system of the building;

На фиг.2 - Схема управления узлом регулирования.Figure 2 - Control circuit of the regulation unit.

Узел регулирования системы отопления оснащен двумя ветвями теплоносителя - основной («L») и дополнительной (обводной) ««N» (фиг.2). На основной и обводной ветвях устанавливаются поворотные затворы фланцевые 1 (фиг.1), которые находятся постоянно в открытом состоянии. На основной ветви «L» устанавливается регулирующий клапан фланцевый 2 с электроприводом 3 (фиг.1). Он необходим для автоматического регулирования расхода теплоносителя в зависимости от показаний температуры внутреннего воздуха в контрольном помещении. В качестве контрольного выбирается помещение с наименьшим значением температуры внутреннего воздуха. По всем помещениям здания проводятся замеры температуры внутреннего воздуха: в солнечный день при отсутствии ветровой нагрузки и в пасмурный день, при наличии ветровой нагрузки. Температура воздуха замеряется в рабочей зоне на высоте 1 м от уровня пола, в углах помещения и по центру.The control unit of the heating system is equipped with two branches of the coolant - the main ("L") and additional (bypass) "" N "(figure 2). On the main and bypass branches mounted butterfly valves flange 1 (figure 1), which are constantly in the open state. On the main branch "L" is installed control valve flange 2 with electric actuator 3 (figure 1). It is necessary for automatic control of the flow rate of the coolant, depending on the temperature of the internal air in the control room. As a control, the room with the lowest indoor temperature is selected. Measurements of the internal air temperature are carried out throughout the premises of the building: on a sunny day when there is no wind load and on a cloudy day if there is a wind load. Air temperature is measured in the working area at a height of 1 m from the floor, in the corners of the room and in the center.

В контрольном помещении установлен датчик температуры внутреннего воздуха 4 (фиг.1). Для каждого конкретного здания в соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция, кондиционирование» установлена нормируемая температура внутреннего воздуха.In the control room, an internal air temperature sensor 4 is installed (Fig. 1). For each specific building, in accordance with SNiP 41-01-2003 “Heating, ventilation, air conditioning”, a standardized temperature of internal air is set.

Основными конструктивными элементами регулирующего клапана являются корпус, дроссельный узел и привод. Дроссельный узел в клапане выполняет функцию регулирования потока рабочей среды. Управление регулирующими клапанами осуществляется посредством исполнительного механизма (электропривода). На обводной линии «N» устанавливается регулируемое дроссельное устройство (РДУ) 5 (фиг.1). Проходное сечение РДУ подобрано таким образом, чтобы обеспечить расход теплоносителя, необходимый для работы дежурного отопления (пониженный теплоотпуск). На основной ветви «L» установлены манометр показывающий 6 (фиг.1) для определения давления теплоносителя в системе и термометр показывающий 7 (фиг.1) для определения температуры теплоносителя. Элементы управления узлом регулирования работы системы отопления:The main structural elements of the control valve are the body, throttle assembly and actuator. The throttle assembly in the valve has the function of regulating the flow of the medium. Control valves are controlled by an actuator (electric drive). On the bypass line "N" is installed adjustable throttle device (RDU) 5 (figure 1). The through section of the RDU is selected in such a way as to ensure the flow rate of the coolant necessary for the on-board heating operation (reduced heat dissipation). On the main branch "L" there is a pressure gauge showing 6 (figure 1) for determining the pressure of the coolant in the system and a thermometer showing 7 (figure 1) for determining the temperature of the coolant. Control elements of the control unit of the heating system:

Блок питания: 8 (фиг.2) преобразует напряжение сети 220 В в напряжение 5 В для питания контроллера, мультивибратора, логических элементов (фиг.2). Резервный блок питания 9 (фиг.2).Power supply: 8 (Fig. 2) converts the voltage of 220 V into 5 V to power the controller, multivibrator, logic elements (Fig. 2). The backup power supply 9 (figure 2).

Термодатчик: 4 устанавливается на стене в контрольном помещении. Является термосопротивлением, которое меняется при изменении температуры воздуха в контрольном помещении.Thermal sensor: 4 mounted on the wall in the control room. It is a thermal resistance that changes when the air temperature in the control room changes.

Контроллер 10 (фиг.1, 2) преобразует аналоговый сигнал от термодатчика в цифровой; сравнивает полученный сигнал с заданным значением (нормируемой температурой внутреннего воздуха для данного учреждения); выдает сигнал на исполнительный механизм (электропривод регулятора расхода теплоносителя).The controller 10 (Fig.1, 2) converts the analog signal from the temperature sensor to digital; compares the received signal with a given value (normalized internal air temperature for a given institution); gives a signal to the actuator (electric drive flow rate controller).

Модуль расширения 11 (фиг.2) размножает сигналы от контроллера.The expansion module 11 (figure 2) multiplies the signals from the controller.

Мультивибратор 12 (фиг.2) определяет время работы и время ожидания исполнительно механизма (делает процесс открытия и закрытия дискретным).Multivibrator 12 (figure 2) determines the operating time and waiting time of the executive mechanism (makes the process of opening and closing discrete).

Логические элементы 13 (фиг.2) совмещают работу контроллера и мультивибратора; выдают результирующий сигнал на исполнительный механизм.Logic elements 13 (figure 2) combine the operation of the controller and the multivibrator; give the resulting signal to the actuator.

Оптосемисторы 14 (фиг.2) подают питание на исполнительный механизм. Элементы управления работы системы отопления устанавливаются в щите управления, который крепится рядом с узлом регулирования.Optosemistor 14 (figure 2) supply power to the actuator. The control elements of the heating system are installed in the control panel, which is mounted next to the control unit.

Устройство работает следующим образом: теплоноситель поступает из тепловых сетей на ввод в здание. В дневное и/или рабочее время часть теплоносителя идет по основной ветви: проходит через поворотный затвор фланцевый 1 и через регулятор расхода теплоносителя 2, а часть по обводной ветви через поворотные фланцевые затворы 1 и регулируемое дроссельное устройство 4. Далее теплоноситель поступает в разводку системы отопления по стоякам к отопительным приборам (фиг.1). В ночное время суток и/или праздничные дни регулятор расхода теплоносителя, расположенный на основной ветви, полностью перекрыт, поэтому весь расход теплоносителя идет по обводной ветви через регулируемое дроссельное устройство 5.The device works as follows: the coolant comes from the heating networks to the input into the building. In the daytime and / or working hours, part of the coolant flows along the main branch: passes through the butterfly valve flange 1 and through the flow rate regulator 2, and part along the bypass branch through the butterfly valve 1 and adjustable throttle device 4. Next, the coolant enters the wiring of the heating system on risers to heating devices (figure 1). At night and / or holidays, the coolant flow controller located on the main branch is completely shut off, so the entire coolant flow goes through the bypass branch through an adjustable throttle device 5.

Автоматическое регулирование системы отопления имеет характер прямого воздействия, т.к. осуществляется вне зависимости от температуры наружного воздуха и температуры в обратном трубопроводе. Регулирование t° производится исключительно по одному параметру - фактической температуре воздуха в контрольном помещении. В дневное время система сама потребляет теплоносителя ровно столько, сколько требуется для поддержания нормативной температуры в помещении, а в ночное время и в праздничные дни, температура воздуха в помещениях снижается до значения, соответствующего минимальному расходу теплоносителя по условию обеспечения устойчивой циркуляции.Automatic regulation of the heating system has the nature of a direct effect, because carried out regardless of the outside temperature and the temperature in the return pipe. Regulation of t ° is carried out exclusively according to one parameter - the actual air temperature in the control room. In the daytime, the system itself consumes the heat carrier exactly as much as is required to maintain the standard temperature in the room, and at night and on holidays, the air temperature in the rooms decreases to a value corresponding to the minimum coolant flow rate under the condition of ensuring stable circulation.

На термодатчике 4, установленном на стене в контрольном помещении, устанавливается нормируемая температура внутреннего воздуха, принятая в соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция, кондиционирование». При превышении температуры на 1С°, термодатчик подает сигнал на контроллер 10, который, в свою очередь, через модуль расширения выходных сигналов 11 и мультивибратор 12 с подстрочным сопротивлением, дает сигнал на исполнительный механизм (электропривод регулирующего клапана) 3 на плавное закрытие регулятора расхода и, следовательно, уменьшение расхода теплоносителя 2. В связи с уменьшением расхода теплоносителя температура внутреннего воздуха в помещениях здания постепенно снижается до нормируемого значения.The temperature sensor 4, mounted on the wall in the control room, sets the standardized temperature of the internal air, adopted in accordance with SNiP 41-01-2003 “Heating, ventilation, air conditioning”. When the temperature exceeds 1 ° C, the temperature sensor sends a signal to the controller 10, which, in turn, through the expansion module of the output signals 11 and the multivibrator 12 with interline resistance, gives a signal to the actuator (electric control valve) 3 to smoothly close the flow regulator and therefore, a decrease in the flow rate of the coolant 2. In connection with a decrease in the flow rate of the coolant, the temperature of the internal air in the premises of the building gradually decreases to a standardized value.

При понижении температуры на 1С°, термодатчик 4 подает сигнал на контроллер 10, который, в свою очередь, через модуль расширения выходных сигналов 11 и мультивибратор 12 с подстрочным сопротивлением, дает сигнал на исполнительный механизм (электропривод регулирующего клапана) 3 на плавное открытие регулятора расхода 2 и, следовательно, увеличения расхода теплоносителя. Увеличение расхода теплоносителя влечет повышение температуры в помещениях до нормируемого значения. На контроллере устанавливается время, когда он переводит работу системы отопления в режим дежурного отопления с пониженным теплоотпуском. При наступлении установленного времени контроллер подает сигнал исполнительному механизму (электропривод регулятора расхода) на полное закрытие регулятора расхода. Расход теплоносителя, необходимый для поддержания минимально возможной температуры в помещении, идет по второй ветви через регулируемое дроссельное устройство.When the temperature decreases by 1 ° C, the temperature sensor 4 sends a signal to the controller 10, which, in turn, through the output signal expansion module 11 and the multivibrator 12 with interline resistance, gives a signal to the actuator (electric control valve) 3 to smoothly open the flow regulator 2 and, therefore, increase the flow rate of the coolant. An increase in the flow rate of the coolant entails an increase in room temperature to a standardized value. The controller sets the time when it puts the heating system into standby heating mode with reduced heat dissipation. When the set time has come, the controller sends a signal to the actuator (electric drive of the flow regulator) to completely close the flow regulator. The coolant flow rate necessary to maintain the lowest possible temperature in the room goes along the second branch through an adjustable throttle device.

В дневное время система потребляет количество теплоносителя, необходимое для поддержания нормативной температуры в помещении. В ночное время t° воздуха в помещениях снижается до значения, соответствующего минимальному расходу теплоносителя по условию обеспечения устройства циркуляции.In the daytime, the system consumes the amount of coolant necessary to maintain the standard room temperature. At night, t ° of indoor air decreases to a value corresponding to the minimum flow rate of the coolant under the condition of providing a circulation device.

Техническим результатом применения предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции узла регулирования, облегчение его использования, экономия энергии и расхода теплоносителя в выходные и праздничные дни, а также повышение надежности и бесперебойности работы системы отопления.The technical result of the application of the proposed utility model is to simplify the design of the control unit, facilitate its use, save energy and coolant consumption on weekends and holidays, as well as increase the reliability and uninterrupted operation of the heating system.

Таким образом, задача, поставленная перед изобретателем, решена.Thus, the problem posed to the inventor has been solved.

Claims

A control unit for a heating system for public buildings, comprising a flow rate regulator mounted on the supply pipe, a sensor for detecting temperature and a controller, characterized in that the sensor for detecting air temperature is installed in the control room and is electrically connected to the controller, which, in turn, is connected through a multivibrator and an expansion module of the output signals are connected to the flow rate regulator, while the heating system regulation unit is equipped with an additional ADDITIONAL heating branch to operate and coolant flow control in the heating mode, the duty, and wherein the primary and secondary branches are equipped with autonomous power supply, and the coolant flow controller is mounted on the main branch.