RU2247422C1 - System for automated building heating adjustment with consideration of climatic factors - Google Patents
System for automated building heating adjustment with consideration of climatic factors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247422C1 RU2247422C1 RU2004114598/28A RU2004114598A RU2247422C1 RU 2247422 C1 RU2247422 C1 RU 2247422C1 RU 2004114598/28 A RU2004114598/28 A RU 2004114598/28A RU 2004114598 A RU2004114598 A RU 2004114598A RU 2247422 C1 RU2247422 C1 RU 2247422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- building
- additional
- controller
- facades
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области, связанной с системами управления или регулирования температуры с помощью электрических средств и может быть использовано для автоматизации и управления системами отопления зданий с центральным водяным отоплением для решения задач энергосбережения.The present invention relates to the field associated with control systems or temperature control by electrical means and can be used to automate and control heating systems of buildings with central water heating for solving energy saving problems.
Известна система автоматического регулирования (CAP) отопления зданий с термостатами на отопительных приборах и с авторегулированием температуры теплоносителя в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) [1], содержащая насос (циркуляционный насос с электроприводом), регулятор расхода (на рис. 1, а это регулирующий клапан, который имеет позиционное обозначение 3, с исполнительным механизмом, обозначенным "~") и датчик температуры подающей воды (погружной датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе), установленные в системе отопления здания и подключенные к контроллеру для регулирования температуры в системе отопления с учетом температуры наружного воздуха, причем датчик температуры подключен к 1 его входу, а исполнительный механизм и электропривод циркуляционного насоса (не показан) соответственно к 1 и 2 его выходам, а также ко 2 входу контроллера подключен датчик температуры наружного воздуха, расположенный на северном фасаде здания, и к 3 входу контроллера подключен датчик температуры обратной воды, входящий в контур CAP для защиты теплоносителя от замерзания. Кроме того, в системе содержатся обратный клапан, установленный на перемычке и регулятор перепада давления (регулятор перепада давления прямого действия), а также установлены термостаты на отопительных приборах для локального регулирования температуры в помещениях здания. Особенность такого технического решения заключается в том, что с помощью центрального авторегулирования расхода теплоносителя в ИТП стабилизируют температуру в системе отопления здания по заданной программе, а комфортную температуру в помещениях регулируют с помощью термостатов, т.е. регуляторов температуры прямого действия, расположенных на отопительных приборах.A known system of automatic control (CAP) for heating buildings with thermostats for heating devices and with automatic temperature control of the coolant in an individual heating unit (ITP) [1], containing a pump (circulation pump with electric drive), a flow regulator (Fig. 1, and this is a regulating a valve, which has a
Основным недостатком данного технического решения для протяженных в плане зданий является относительно высокая стоимость CAP при реконструкциях систем отопления зданий с учетом установки термостатов на отопительных приборах и с использованием центрального авторегулирования температуры теплоносителя в ИТП, что по стоимости составляет порядка 650 руб./м2 от общей площади помещений [2]. В тоже время, если ограничиться применением систем автоматизации с пофасадным регулированием отопления в здании, то затраты составили бы 90 руб./м2, что значительно меньше по сравнению с исходной CAP. Кроме того, при использовании термостатов на отопительных приборах с вертикальной однотрубной системой отопления (основная система отопления зданий, существующая в России) необходимо проводить дополнительные затратные мероприятия, связанные с установкой перемычек на отопительных приборах, чтобы при закрытии термостатов теплоноситель поступал к следующему отопительному прибору.The main disadvantage of this technical solution for extended buildings is the relatively high cost of CAP when reconstructing buildings heating systems, taking into account the installation of thermostats on heating appliances and using central automatic temperature control of the heat carrier in the ITP, which costs about 650 rubles / m 2 of the total area of premises [2]. At the same time, if we restrict ourselves to the use of automation systems with facade control of heating in a building, the costs would be 90 rubles / m 2 , which is much less than the initial CAP. In addition, when using thermostats on heaters with a vertical single-pipe heating system (the main heating system for buildings existing in Russia), additional costly measures must be taken related to the installation of jumpers on the heating devices, so that when the thermostats are closed, the coolant flows to the next heating device.
Прототипом предлагаемого изобретения является CAP отопления здания с пофасадным регулированием, состоящая из 2-х независимых подсистем для авторегулирования температур в системе отопления каждого из 2-х фасадов протяженного в плане здания относительно сторон света [2, 3]. Первая подсистема CAP для авторегулирования температуры в системе отопления северного фасада (на рис. 6 [3], буквенное обозначение А), содержащая циркуляционный насос (на рис. 6 [3], поз.8 - циркуляционный насос отопления) с электроприводом (на рис. 6 [3] он не показан на схеме, однако циркуляционный насос в системе горячего водоснабжения (ГВС) поз.2 изображен с электроприводом, имеющим обозначение М), регулирующий клапан (на рис. 6 [3], поз.3 - регулирующий клапан отопления) с исполнительным механизмом (на рис. 6 [3] имеет буквенное обозначение М) и погружной датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе (на рис. 6 [3], буквенное обозначение ), установленные в системе отопления здания северного фасада, и подключенные к 1-му контуру электронного регулятора (на рис. 6 [3], поз. 6-электронный регулятор расхода тепла, т.е. фактически контроллер, который также имеет буквенное обозначение РО, причем в схеме на рис. 6 [3] имеется ошибка, так как в под рисуночной подписи РО имеет поз.6, а на схеме - поз.25). При этом датчик температуры теплоносителя подключен к 1-му входу первого контура электронного регулятора (на рис. 6 [3] - это подключение датчика температуры к РО в виде линий связи слева от РО, причем нумерация идет на рис. 6 [3] снизу вверх для входных сигналов), а циркуляционный насос с электроприводом и регулирующий клапан с исполнительным механизмом соответственно к его выходам (на рис. 6 [3] - это подключение регулирующего клапана отопления к РО в виде линий связи снизу и слева по отношению к центру графического обозначения РО, причем подключение циркуляционного насоса отопления на схеме не показано, так как не изображен его электропривод). К входу электронного регулятора (контроллера) подключен датчик температуры наружного воздуха (на рис. 6 [3], это буквенное обозначение tн, подключенного в виде линий связи сверху к графическому обозначению РО), расположенный на северном фасаде здания. Кроме того, ко 2-му входу первого контура электронного регулятора подключен погружной датчик температуры теплоносителя в обратном трубопроводе (на рис. 6 [3], буквенное обозначение ),входящий в контур CAP для защиты от замерзания системы отопления северного фасада здания, а также к следующему входу электронного регулятора подключен датчик температуры воздуха в одном из помещений здания со стороны северного фасада (на рис. 6 [3], буквенное обозначение ), по которому корректируется расход теплоносителя в системе отопления северного фасада. Вторая подсистема для авторегулирования температуры в системе отопления южного фасада (на рис. 6 [3], буквенное обозначение Б) на базе одного и того же регулятора (контроллера), содержащая циркуляционный насос (на рис. 6 [3], поз.8 - циркуляционный насос отопления) с электроприводом, регулирующий клапан (на рис. 6 [3], поз.3 - регулирующий клапан отопления) с исполнительным механизмом (на рис. 6 [3] имеет буквенное обозначение М) и погружной датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе (на рис. 6 [3], буквенное обозначение ), установленные в системе отопления здания южного фасада, и подключенные ко второму контуру электронного регулятора (на рис. 6 [3], поз.6 - электронный регулятор расхода тепла РО), предназначенные для регулирования температуры в системе отопления южного фасада здания с учетом температуры наружного воздуха. Датчик температуры теплоносителя подключен к 1-му входу второго контура электронного регулятора (на рис. 6 [3] - это подключение датчика температуры к РО в виде линий связи справа от РО, причем нумерация идет на схеме снизу вверх для входных сигналов), а циркуляционный насос с электроприводом и регулирующий клапан с исполнительным механизмом соответственно к его выходам (на рис. 6 [4] - это подключение регулирующего клапана отопления в виде линий связи снизу и справа по отношению к центру РО, причем подключение циркуляционного насоса отопления на рисунке не показано). Кроме того, ко 2-му входу второго контура электронного регулятора подключен погружной датчик температуры теплоносителя в обратном трубопроводе (на рис. 6 [3], буквенное обозначение ), входящий в контур CAP для защиты от замерзания системы отопления южного фасада здания, а также к следующему входу электронного регулятора подключен датчик температуры воздуха в типовом помещении южного фасада (на рис. 6 [3], буквенное обозначение ), по которому корректируется расход теплоносителя в системе отопления южного фасада. Кроме того, в системе отопления по каждому из фасадов здания А и Б содержатся обратные клапаны (на рис. 6 [3], поз.7) при зависимой схеме присоединения системы отопления к наружным тепловым сетям. Основная особенность технического решения при пофасадном регулировании связана с тем, что помещения южной стороны здания получают дополнительное тепло за счет их обогрева солнечным излучением. В связи с этим в осенне-весенний отопительный период с южной стороны в помещениях здания намного теплее по сравнению с другими помещениями со стороны противоположного фасада здания. Для устранения перепада температур, создания нормальных температурных условий для работы в помещениях и экономии тепловой энергии вводится пофасадное регулирование в протяженных в плане зданиях и соответственно расположенных относительно северного и южного направлений. В соответствии с этим для каждой стороны здания применяются раздельные узлы авторегулирования расхода теплоносителя с учетом данных от датчиков температур наружного и внутреннего воздуха, соответственно находящихся на фасадах А и Б здания, а также общие узлы учета тепловой энергии (УУТ) в виде теплосчетчика (на рис. 6 [3], поз.9) для здания в целом. Сопоставительные испытания [4] системы отопления с пофасадным авторегулированием, осуществленные в одной секции 14-этажного жилого дома, и системы отопления с термостатами и центральным авторегулированием температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха - в другой секции этого же дома показали, что экономия тепла за отопительный период в обоих случаях оказалась примерно одинаковой и составила около 15% годового теплопотребления. При этом пофасадное авторегулирование позволяет одновременно сокращать теплоотдачу отопительных приборов и стояков системы отопления вплоть до полного их отключения при необходимости. Кроме того, стоимость системы автоматизации значительно ниже по сравнению с аналогом [1]. Опыт осуществления такой системы показал, что при наружной температуре в пределах - 5-7°С система отопления южного фасада при дополнительном обогреве солнечным излучением выключается полностью не только в период освещения этого фасада солнцем, но, как минимум, на такое же время и после - за счет отдачи тепла с аккумулированного предметами внутри помещений и внутренними ограждениями здания [4]. В каждой из 2-х независимых подсистем для авторегулирования температур системы отопления с учетом протяженного в плане здания применяется программное управление графиком изменения температуры теплоносителя в системе отопления каждого фасада в зависимости от наружной температуры и с коррекцией этого графика при отклонении внутренней температуры помещений от заданной.The prototype of the invention is a building heating CAP with facade control, consisting of 2 independent subsystems for automatic temperature control in the heating system of each of the 2 facades extended in terms of the building relative to the cardinal points [2, 3]. The first CAP subsystem for automatic temperature control in the heating system of the northern facade (in Fig. 6 [3], letter A) containing a circulation pump (in Fig. 6 [3], item 8 - a heating circulation pump) with an electric drive (in Fig. 6 [3] it is not shown in the diagram, however, the circulation pump in the hot water supply system (DHW) pos.2 is shown with an electric actuator with the designation M), a control valve (in Fig. 6 [3], pos.3 - a control valve heating) with an actuator (in Fig. 6 [3] has the letter designation M) and a submersible Occupancy flow temperature, the flow (Fig. 6 [3], lettering ), installed in the heating system of the building of the northern facade, and connected to the 1st circuit of the electronic controller (in Fig. 6 [3], item 6-electronic controller of heat consumption, that is, in fact the controller, which also has the letter designation PO , moreover, there is an error in the diagram in Fig. 6 [3], since in the figure caption the PO has pos.6, and in the diagram pos.25). In this case, the coolant temperature sensor is connected to the 1st input of the first circuit of the electronic controller (in Fig. 6 [3] - this is the temperature sensor connection to RO in the form of communication lines to the left of the RO, and the numbering is in Fig. 6 [3] from the bottom up for input signals), and the circulation pump with an electric actuator and a control valve with an actuator respectively to its outputs (in Fig. 6 [3] is the connection of the heating control valve to the PO in the form of communication lines from bottom to left on relative to the center of the graphic designation RO, and the connection of the heating circulation pump is not shown in the diagram, since its electric drive is not shown). An external temperature sensor is connected to the input of the electronic controller (controller) (in Fig. 6 [3], this is the letter designation t n connected in the form of communication lines from above to the graphic designation PO) located on the northern facade of the building. In addition, an immersion sensor for the temperature of the coolant in the return pipe is connected to the 2nd input of the first circuit of the electronic controller (in Fig. 6 [3], letter designation ), which is part of the CAP circuit to protect the heating system of the northern facade of the building from freezing, as well as the next input of the electronic controller, an air temperature sensor is connected in one of the premises of the building from the northern facade (Fig. 6 [3], letter designation ), which corrects the flow of coolant in the heating system of the northern facade. The second subsystem for automatic temperature control in the heating system of the southern facade (in Fig. 6 [3], letter B) based on the same controller (controller), containing a circulation pump (in Fig. 6 [3], item 8 - heating circulation pump) with an electric actuator, a control valve (in Fig. 6 [3], pos. 3 - a heating control valve) with an actuator (in Fig. 6 [3] has the letter M) and an immersion temperature sensor for the coolant in the supply pipe (in fig. 6 [3], letter designation ), installed in the heating system of the building of the southern facade, and connected to the second circuit of the electronic controller (Fig. 6 [3], item 6 - electronic heat flow controller RO), designed to control the temperature in the heating system of the southern facade of the building, taking into account the temperature outside air. The coolant temperature sensor is connected to the 1st input of the second circuit of the electronic controller (in Fig. 6 [3] - this is the temperature sensor connection to the PO in the form of communication lines to the right of the PO, and the numbering is from the bottom to the top for input signals), and the circulation pump with an electric actuator and a control valve with an actuator respectively to its outputs (in Fig. 6 [4] is the connection of the control valve heating in the form of communication lines from the bottom and to the right with respect to the center of the RO, and the connection of the heating circulation pump is not shown in the figure). In addition, an immersion sensor for the temperature of the coolant in the return pipe is connected to the 2nd input of the second circuit of the electronic controller (in Fig. 6 [3], letter designation ) included in the CAP circuit to protect the heating system of the southern facade of the building from freezing, as well as the next input of the electronic controller, an air temperature sensor is connected in a typical room of the southern facade (Fig. 6 [3], letter designation ), which corrects the flow of coolant in the heating system of the southern facade. In addition, the heating system for each of the facades of buildings A and B contains non-return valves (in Fig. 6 [3], item 7) with a dependent scheme for connecting the heating system to external heating networks. The main feature of the technical solution for facade control is that the premises on the south side of the building receive additional heat due to their heating by solar radiation. In this regard, in the autumn-spring heating period, on the south side, the premises of the building are much warmer compared to other rooms from the opposite facade of the building. To eliminate the temperature difference, create normal temperature conditions for working indoors and save heat energy, facade control is introduced in buildings extended in terms of plan and, respectively, located relative to the north and south directions. In accordance with this, for each side of the building, separate nodes for automatically regulating the coolant flow are used, taking into account data from the temperature sensors of external and internal air, respectively located on the facades A and B of the building, as well as the common heat metering units (UUT) in the form of a heat meter (in Fig. . 6 [3], item 9) for the building as a whole. Comparative tests [4] of heating systems with frontal autoregulation carried out in one section of a 14-story residential building, and heating systems with thermostats and central autoregulation of the temperature of the coolant depending on the temperature of the outside air - in another section of the same house showed that heat savings for the heating period in both cases was approximately the same and amounted to about 15% of annual heat consumption. At the same time, the front-facing auto-regulation allows to simultaneously reduce the heat transfer of heating devices and risers of the heating system until they are completely switched off if necessary. In addition, the cost of an automation system is significantly lower compared to its counterpart [1]. The experience of implementing such a system has shown that at an external temperature in the range - 5-7 ° C, the heating system of the southern facade with additional heating by solar radiation turns off completely, not only during the lighting of this facade by the sun, but at least for the same time after - due to the transfer of heat from the accumulated indoor items and internal fences of the building [4]. In each of the 2 independent subsystems for automatic temperature control of the heating system, taking into account the length of the building plan, program control is used to schedule the change in the temperature of the coolant in the heating system of each facade depending on the outdoor temperature and with the correction of this schedule when the indoor temperature deviates from the set.
Однако такое техническое решение невозможно применять для протяженных в плане зданий типа "башня", в которых невозможно произвести разделение системы отопления на фасадные, а также для непротяженных в плане зданий и других их типов с относительно сложной планировкой, например в виде O-образного в плане здания, в котором имеется 4 фасада внешних и 4 фасада внутренних, из которых по два фасада приходятся на каждую сторону света, в том числе на северную и южную. Для зданий такого типа применение пофасадного авторегулирования приведет к многократному увеличению затрат на приборы и оборудование, так как на каждый фасад здания необходимо устанавливать независимые подсистемы для авторегулирования температур в системе отопления этого здания, т.е. 8 подсистем, причем каждая из которых включает контроллеры, датчики температуры, регулирующие клапаны с исполнительными механизмами, циркуляционные насосы и др. При этом стоимость системы авторегулирования может приблизиться или даже превысить стоимость CAP отопления зданий с термостатами на отопительных приборах и с центральным авторегулированием температуры теплоносителя в ИТП. При этих условиях предпочтение будет отдаваться CAP [1], так как она обеспечивает возможность создания оптимальной температуры в каждом помещении здания в отличие от пофасадного регулирования. Кроме того, для зданий непротяженных в плане относительно сторон света, например имеющих в плане вид квадрата, система пофасадного регулирования при стоимость ее системы автоматизации значительно ниже по сравнению с аналогом [1], не является эффективной, так как в этом случае не только помещения с южной стороны здания получают дополнительное тепло за счет их обогрева солнечным излучением, но и помещения с других фасадов здания (восточного и западного) при перемещениях солнца по небосводу. Кроме того, один из основных недостатков пофасадного авторегулирования для зданий с относительно сложной планировкой заключается в невозможности учета климатических факторов, во-первых, воздействия ветра на любой из фасадов здания, приводящего к существенному изменению температуры в помещениях этого фасада, во-вторых, солнечного излучения по всем фасадам здания, за исключением северного и др.However, such a technical solution cannot be applied for extended “tower” type buildings, in which it is impossible to separate the heating system into facade ones, as well as for non-extended buildings and their other types with a relatively complex layout, for example, in the form of an O-shaped plan buildings, in which there are 4 external facades and 4 internal facades, of which two facades fall on each side of the world, including the northern and southern ones. For buildings of this type, the use of facade automatic regulation will lead to a multiple increase in the cost of instruments and equipment, since it is necessary to install independent subsystems for automatic temperature control in the heating system of this building for each building facade, i.e. 8 subsystems, each of which includes controllers, temperature sensors, control valves with actuators, circulation pumps, etc. Moreover, the cost of an autoregulation system can approach or even exceed the cost of CAP heating of buildings with thermostats on heating devices and with central auto-regulation of the coolant temperature in ETC. Under these conditions, preference will be given to CAP [1], since it provides the ability to create the optimum temperature in each room of the building, in contrast to the facade control. In addition, for buildings that are not extended in terms of the cardinal directions, for example, having a square view in plan, the system of facade control with the cost of its automation system is much lower compared to the analogue [1], is not effective, since in this case not only rooms with the south side of the building receives additional heat due to their heating by solar radiation, but also rooms from other building facades (east and west) when the sun moves around the sky. In addition, one of the main disadvantages of facade automatic regulation for buildings with a relatively complex layout is the impossibility of taking into account climatic factors, firstly, the effect of wind on any of the building facades, leading to a significant change in temperature in the premises of this facade, and secondly, solar radiation on all facades of the building, with the exception of the north, etc.
Предлагаемое изобретение направлено на увеличение эффективности CAP отопления здания с учетом климатических факторов путем обеспечения возможности авторегулирования по ветвям системы отопления фасадов здания и на расширение функциональных возможностей пофасадного авторегулирования температур за счет применения CAP для непротяженных в плане зданий с учетом температурных режимов фасадов.The present invention is aimed at increasing the efficiency of CAP heating of a building taking into account climatic factors by providing the possibility of auto-regulation along the branches of the heating system of the building facades and expanding the functionality of the facade automatic temperature control through the use of CAP for non-stretched buildings in view of the temperature conditions of the facades.
Это достигается тем, что CAP отопления здания с учетом климатических факторов, содержащая локальный контроллер, погружной датчик температуры теплоносителя и датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, расположенные соответственно на одном из внешних фасадов здания и в помещении со стороны этого фасада, подключенные к входам локального контроллера с 1 по 3, при этом на трубопроводах установлены регулирующий клапан, связанный с наружными тепловыми сетями, циркуляционный насос и между ними перемычка с обратным клапаном, соединяющая подающий и обратный трубопроводы, причем исполнительный механизм регулирующего клапана и электропривод циркуляционного насоса подключены к 1 и 2 выходам локального контроллера, также в CAP имеются дополнительные регулирующие клапаны, датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, согласно предлагаемому решению CAP содержит дополнительный контроллер и расположенные после циркуляционного насоса гидравлические распределители с ветвями системы отопления по фасадам здания, причем на всех или нескольких подающих или обратных ветвях, охватывающих фасады здания, за исключением северного, установлены дополнительные регулирующие клапаны с исполнительными механизмами с 1 по m, а также расположены на остальных внешних фасадах и по одному в помещениях каждого из фасадов здания, охваченных ветвями с дополнительными регулирующими клапанами, дополнительные датчики температуры наружного с 1 по j и внутреннего с 1 по i воздуха, причем исполнительные механизмы с 1 по m подключены к выходам дополнительного контроллера с 1 по m, а датчики температуры наружного с 1 по j и внутреннего с 1 по i воздуха подключены к соответствующим его входам с 1 по (j+i) или через адаптер связи подключены к 1 цифровому коммуникационному порту дополнительного контроллера, при этом 2 цифровой коммуникационный порт дополнительного контроллера связан с цифровым коммуникационным портом локального контроллера.This is achieved by the fact that the building’s heating CAP, taking into account climatic factors, contains a local controller, an immersion temperature sensor for the coolant and outdoor and indoor air temperature sensors located respectively on one of the building’s external facades and in the room from this facade, connected to the inputs of the local controller 1 to 3, while the pipelines are equipped with a control valve connected to external heat networks, a circulation pump and a jumper with a check valve between them connecting I supply and return pipelines, and the actuator of the control valve and the electric drive of the circulation pump are connected to 1 and 2 outputs of the local controller, also in the CAP there are additional control valves, temperature sensors for outdoor and indoor air, according to the proposed solution, the CAP contains an additional controller located after the circulation pump hydraulic distributors with branches of the heating system along the facades of the building, moreover, on all or several supply or return branches covering the building facades, with the exception of the north, additional control valves with actuators 1 to m are installed, and also located on the remaining external facades and one in the rooms of each building facade covered by branches with additional control valves, additional outdoor temperature sensors with 1 by j and internal air from 1 to i, with actuators 1 to m connected to the outputs of the additional controller 1 to m, and outdoor temperature sensors 1 to j and internal temperature 1 air i are connected to its corresponding inputs 1 through (j + i) or through a communication adapter are connected to 1 digital communication port of the additional controller, while 2 digital communication port of the additional controller is connected to the digital communication port of the local controller.
Сопоставительный анализ с известными техническими решениями показывает, что предлагаемая CAP отопления здания с учетом климатических факторов отличается тем, что, во-первых, CAP содержит дополнительный контроллер и гидравлические распределители с ветвями системы отопления по фасадам здания, причем на всех или нескольких подающих или обратных ветвях, охватывающих фасады здания, за исключением северного, установлены дополнительные регулирующие клапаны с исполнительными механизмами с 1-го по m, во-вторых, расположены дополнительные датчики температуры наружного с 1-го по j и внутреннего с 1-го по i воздуха на остальных внешних фасадах и по одному в помещениях каждого из фасадов здания, охваченных ветвями с дополнительными регулирующими клапанами, в-третьих, исполнительные механизмы с 1-го по m подключены к выходам дополнительного контроллера с 1-го по m, а датчики температуры наружного с 1-го по j и внутреннего с 1-го по i воздуха подключены к соответствующим его входам с 1-го по (j+i) или через адаптер связи к первому цифровому коммуникационному порту дополнительного контроллера, в-четвертых, второй цифровой коммуникационный порт дополнительного контроллера связан с цифровым коммуникационным портом локального контроллера.A comparative analysis with known technical solutions shows that the proposed CAP of a building’s heating, taking into account climatic factors, is distinguished by the fact that, firstly, the CAP contains an additional controller and hydraulic distributors with heating system branches along the building facades, moreover, on all or several supply or return branches covering the facades of the building, with the exception of the north, additional control valves with actuators from 1 to m are installed, and secondly, additional sensors are located outdoor temperatures from 1st to j and internal from 1st to i air on the remaining external facades and one in the rooms of each of the building facades covered by branches with additional control valves, thirdly, actuators from 1st to m connected to the outputs of the additional controller from 1st to m, and outdoor temperature sensors from 1st to j and internal from 1st to i air are connected to its corresponding inputs from 1st to (j + i) or via a communication adapter to the first digital communication port of the additional controller, fourth Fourth, the second digital communication port of the additional controller is connected to the digital communication port of the local controller.
Таким образом, заявляемое техническое решение по указанным пунктам соответствует критерию "новизна".Thus, the claimed technical solution for these items meets the criterion of "novelty."
Особенность предлагаемой CAP отопления здания с учетом температурных режимов фасадов заключается в применении дополнительных элементов автоматизации в виде дополнительного контроллера, дополнительных регулирующих клапанов с исполнительными механизмами, а также дополнительных датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха, расположенных на внешних фасадах и по одному в помещениях каждого из фасадов здания, охваченных ветвями с дополнительными регулирующими клапанами. Кроме того, дополнительный контроллер позволяет изменять программные задания локальному контроллеру с учетом климатических факторов и получать от него информацию за счет связи цифровых коммуникационных портов дополнительного и локального контроллеров. При этом CAP содержит гидравлические распределители с ветвями системы отопления по фасадам здания, причем на всех или нескольких подающих или обратных ветвях, охватывающих фасады здания, за исключением северного, установлены дополнительные регулирующие клапаны с исполнительными механизмами с 1-го по m, предназначенные для изменения расходов теплоносителя в определенных ветвях системы отопления здания для компенсации внешних воздействий на здание. Например, выбор ветви системы отопления для регулирования расхода теплоносителя зависит от климатических факторов, а именно от температуры наружного воздуха, интенсивности солнечной радиации, направления и скорости ветра, а также других внешних воздействий, и осуществляется дополнительным контроллером на основе данных, полученных от дополнительных датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха и с учетом информации от локального контроллера.A feature of the proposed CAP heating of the building, taking into account the temperature conditions of the facades, is the use of additional automation elements in the form of an additional controller, additional control valves with actuators, as well as additional temperature sensors for external and internal air located on the external facades and one in each of the facades buildings covered by branches with additional control valves. In addition, the additional controller allows you to change the program tasks to the local controller taking into account climatic factors and receive information from it through the communication of digital communication ports of the additional and local controllers. At the same time, the CAP contains hydraulic distributors with heating system branches along the building facades, and on all or several supply or return branches covering the building facades, with the exception of the north one, additional control valves with actuators from 1 to m are installed, designed to change costs coolant in certain branches of the building heating system to compensate for external influences on the building. For example, the choice of a branch of the heating system for regulating the flow of coolant depends on climatic factors, namely, the temperature of the outside air, the intensity of solar radiation, the direction and speed of the wind, as well as other external influences, and is carried out by an additional controller based on data received from additional temperature sensors external and internal air and taking into account information from the local controller.
С помощью введенного в систему автоматизации дополнительного контроллера по программе управления выполняются следующие основные операции. Во-первых, сравниваются показания tнс от датчика температуры наружного воздуха, например, расположенного на северном фасаде здания с показаниями tнк дополнительных датчиков температуры наружного воздуха с других фасадов здания, затем определяется температура tнх, меньшая чем tнс, т.е. выявляется фасад здания, например Фкх, имеющий самую низкую температуру вследствие дополнительного охлаждения фасада здания под действием внешних возмущений, например с помощью ветра. Во-вторых, дополнительным контроллером, на основе полученных результатов, выдается команда для локального контроллера о переходе его на алгоритм управления с учетом температуры наружного воздуха tнх, соответствующей самому холодному фасаду здания. Это позволяет скорректировать авторегулирование температуры теплоносителя в системе отопления по самому холодному фасаду, т.е. с учетом внешних возмущающих воздействий на здание. В-третьих, сравниваются показания tвс1 от датчика температуры внутреннего воздуха в помещении со стороны северного фасада здания с показаниями tвк дополнительных датчиков температуры воздуха, расположенных в других помещениях здания, потом определяются величины максимального отклонения внутренних температур от температуры воздуха tвc1, и затем выявляются фасады здания Фк1 и Фк2, которые получают дополнительное тепло за счет их обогрева солнечным излучением. В-четвертых, дополнительным контроллером вырабатывается управляющая команда для исполнительных механизмов, воздействующих на дополнительные регулирующие клапаны, для изменения расходов теплоносителя в выбранных ветвях системы отопления, охватывающих фасады здания, в которых получено дополнительное тепло за счет солнечного излучения. При изменении положения солнца на небосводе относительно здания выявляются другие фасады здания Фк3 и Фк4, которые в этом случае дополнительно обогреваются солнечным излучением. Затем снова вырабатывается дополнительным контроллером управляющая команда для исполнительных механизмов, воздействующих на дополнительные регулирующие клапаны, для изменения расходов теплоносителя в других выбранных ветвях системы отопления и т.д.Using the additional controller introduced into the automation system, the following basic operations are carried out according to the control program. Firstly, the readings t ns from the outdoor temperature sensor, for example, located on the northern facade of the building are compared with the readings t nc of the additional outdoor temperature sensors from the other facades of the building, then the temperature t nx lower than t ns is determined, i.e. the facade of the building is revealed, for example Ф кх , which has the lowest temperature due to additional cooling of the building’s facade under the influence of external disturbances, for example, by means of wind. Secondly, on the basis of the results obtained, an additional controller issues a command for the local controller to switch it to a control algorithm taking into account the outdoor temperature t nx corresponding to the coldest building facade. This allows you to adjust the auto-regulation of the temperature of the coolant in the heating system on the coldest facade, i.e. taking into account external disturbing effects on the building. Third, compared readings t BC1 from the internal temperature sensor in the room from the north facade of the building with the readings t cr additional air temperature sensor disposed in the other areas of the building, then the determined value of the maximum internal temperature deviation from the temperature t vc1 and then the facades of the building Ф к1 and Ф к2 are revealed, which receive additional heat due to their heating by solar radiation. Fourth, an additional controller generates a control command for actuators acting on additional control valves to change the coolant flow rate in selected branches of the heating system, covering the building facades, in which additional heat is obtained due to solar radiation. When the position of the sun in the sky relative to the building changes, other facades of the building Ф к3 and Ф к4 come to light, which in this case are additionally heated by solar radiation. Then, a control command is again generated by the additional controller for actuators acting on the additional control valves to change the flow rate of the coolant in other selected branches of the heating system, etc.
Предлагаемое техническое решение позволяет не только осуществлять автоматическое регулирование в системе отопления для создания нормального температурного режима в помещениях здания, но прежде всего это решение направлено на увеличение эффективности CAP отопления здания с учетом климатических факторов на основе обеспечения авторегулирования по выбранным ветвям системы отопления здания. При этом существенно расширяются функциональные возможности пофасадного авторегулирования CAP для непротяженных в плане зданий, в том числе и со сложной планировкой. В предлагаемом решении применяется иерархический метод управления системой отопления здания с учетом температурных режимов фасадов в отличие от пофасадного регулирования, состоящего из 2-х независимых подсистем для авторегулирования температур в системах отоплении для каждого из 2-х фасадов протяженного в плане здания.The proposed technical solution allows not only automatic control in the heating system to create a normal temperature regime in the building's premises, but first of all this solution is aimed at increasing the CAP heating efficiency of the building, taking into account climatic factors based on the provision of auto-regulation on the selected branches of the building heating system. At the same time, the functionality of the front-facing CAP auto-regulation is significantly expanded for buildings that are not extensive in terms of plan, including those with a complex layout. The proposed solution uses a hierarchical method of controlling the building heating system taking into account the temperature conditions of the facades, in contrast to the facade control, consisting of 2 independent subsystems for automatic temperature control in heating systems for each of the 2 facades extended in the building plan.
Если в CAP в качестве дополнительных датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха применяются датчики температуры типа DS1820 с шинным интерфейсом MicroLAN, то тогда они через адаптер связи подключаются к 1 цифровому коммуникационному порту дополнительного контроллера. Важно отметить, что цены датчиков типа DS 1820 более чем на порядок ниже цен современных датчиков температуры типа ESMU, а также датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха типа ESM-10.If in CAP temperature sensors like DS1820 with a MicroLAN bus interface are used as additional temperature sensors for external and internal air, then they are connected via a communication adapter to 1 digital communication port of the additional controller. It is important to note that the prices of sensors of the DS 1820 type are more than an order of magnitude lower than the prices of modern temperature sensors of the ESMU type, as well as outdoor and indoor temperature sensors of the ESM-10 type.
Таким образом, проведенный анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемой CAP отопления здания с учетом климатических факторов, и дает право признать заявляемое техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень".Thus, the analysis of known technical solutions (analogues) in the study area allows us to conclude that there are no signs similar to the distinctive features in the claimed CAP heating of the building, taking into account climatic factors, and gives the right to recognize the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step" .
На фиг.1 представлена схема CAP отопления здания с учетом климатических факторов; на фиг.2 представлена схема О-образного в плане здания с учетом расположения датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха и со схемой разводки обратных ветвей системы отопления здания по всем его фасадам (ветви подающих трубопроводов на фиг.2 не показаны), причем сплошной линией (__) показаны части ветвей по всем фасадам здания, которые связаны со стояками системы отопления и с расположенными на них отопительными приборами, а пунктирной линией (_ _ _) - продолжения этих ветвей до соединения с остальными частями ветвей в точках от Т1 до Т8 соответственно как показано на фиг.1 (на фиг.1 и фиг.2 цифровое обозначение соответствует элементам системы, буквенно-цифровое - это обозначение мест соединений функциональных связей в системе и трубопроводов, а также фасадов здания); на фиг.3 показана схема подключения к дополнительному контроллеру через адаптер связи дополнительных датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха типа DS 1820 с использованием шинного интерфейса MicroLAN.Figure 1 presents the CAP diagram of the heating of the building, taking into account climatic factors; figure 2 presents a diagram of the O-shaped in the building plan, taking into account the location of the temperature sensors of the external and internal air and with the wiring diagram of the return branches of the heating system of the building along all its facades (the branches of the supply pipelines are not shown in figure 2), and a solid line ( __) the parts of the branches on all the facades of the building are shown, which are connected with the risers of the heating system and with the heating devices located on them, and the dashed line (_ _ _) shows the extensions of these branches to the connection with the other parts of the branches at points from T1 to T8 accordingly, as shown in figure 1 (in figure 1 and figure 2, the digital designation corresponds to the elements of the system, alphanumeric is the designation of the joints of functional connections in the system and pipelines, as well as building facades); figure 3 shows a connection diagram to an additional controller via a communication adapter for additional external and internal temperature sensors of the DS 1820 type using the MicroLAN bus interface.
Система автоматического регулирования отопления здания с учетом климатических факторов, представленная на фиг.1, содержит на вводе в ИТП подающий 1 и обратный 2 трубопроводы, присоединенные к наружным тепловым сетям, узел учета теплопотребления 3, регулятор давления с регулирующим устройством прямого действия 4 и клапаном 5, расположенным на трубопроводе 2, регулирующий клапан 6 с исполнительным механизмом 7, обратный клапан 8, расположенный на перемычке между подающим 1 и обратным 2 трубопроводами, погружной датчик температуры теплоносителя 9 в подающем трубопроводе 1 и циркуляционный насос 10 с электроприводом 11, причем регулирующий клапан 6 и циркуляционный насос 10 установлены на подающем трубопроводе 1. Кроме того, CAP отопления здания содержит локальный контроллер 12, к которому подключены погружной датчик температуры теплоносителя 9 к 1 входу (Вх 1), а также датчик температуры наружного воздуха 13, расположенный на одном из внешних фасадов О-образного здания, например, на северном фасаде здания (на фиг.2 на внешнем фасаде Ф1), и датчик внутреннего воздуха 14, расположенный в помещении этого фасада (на фиг.2 в помещении со стороны фасада Ф1), подключенные соответственно к 2 (Вх 2) и 3 (Вх 3) входам локального контроллера 12, причем исполнительный механизм 7 и электропривод 11 соответственно к его выходам 1 (Вд 1) и 2 (Вд 2). Кроме того, CAP также содержит гидравлические распределители 15 и 16 с ветвями системы отопления по фасадам здания, а именно, от 17 до 24 - это подающие ветви и от 25 до 32 - это обратные ветви. Гидравлические распределители 15 и 16 расположены после циркуляционного насоса 19 и соединены с подающим и обратным трубопроводами 1 и 2 в местах соединения А1 и А2. При этом на фиг.2 сплошной линией (____) показаны части ветвей по всем фасадам здания, связанные со стояками системы отопления с расположенными на них отопительными приборами 33, как это показано на фиг.1, а пунктирной линией (_ _ _) - продолжения этих ветвей до соединения с остальными частями ветвей в местах соеденения от Т1 до Т8 соответственно, как показано на фиг.1. На всех или нескольких подающих или обратных ветвях, охватывающих фасады здания, за исключением северного, установлены дополнительные регулирующие клапаны с исполнительными механизмами с 1 по m. Например, на обратных ветвях южных, восточных и западных фасадов здания, т.е. на ветвях от 26 до 30 и на 32 установлены дополнительные регулирующие клапаны 34 с исполнительными механизмами 35 (см. фиг.1 и фиг.2), причем за исключением ветвей 25 и 31, охватывающих северные внешние и внутренние фасады здания (фасады Ф1 и Ф7, как на фиг.2). Это необходимое условие для обеспечения регулирования только по тем фасадам здания, которые получают дополнительное тепло за счет солнечного излучения. Однако, если здание в плане О-образное, но затеняняется с одной из сторон другим высотным зданием или при других обстоятельствах, то тогда возможно уменьшить количество устанавливаемых дополнительных регулирующих клапанов 34 с исполнительными механизмами 35 на ветвях системы отопления здания. Кроме того, расположены на остальных внешних фасадах (на фиг.2 - это на внешнх фасадах Ф2-Ф4) и по одному в помещениях каждого из фасадов здания (на фиг.2 в помещениях со стороны фасадов Ф2-Ф6 и Ф8), охваченных ветвями с дополнительными регулирующими клапанами 34, дополнительные датчики температуры внутреннего воздуха с 1-го по 1, т.е. датчики с 36 по 41, и датчики наружного воздуха c 1 по j, т.е. датчики с 42 по 44 (см. фиг.2).The system for automatically controlling the heating of a building, taking into account climatic factors, shown in Fig. 1, contains at the input to the ITP supply 1 and return 2 pipelines connected to external heat networks, a
Кроме того, в CAP содержится дополнительный контроллер 45, к входам которого с 1 по (j+i) подключены дополнительные датчики температуры внутреннего воздуха от 36 до 41, находящиеся в помещениях здания, и датчики температуры наружного воздуха от 42 до 44, т.е. подключены к соответствующим его входам с 1 (Вх 1) по 9 (Вх 9) (см. фиг.1). В случае применения датчиков температуры типа DS1820 с цифровым выходом и с использованием шинного интерфейса MicroLAN (см. фиг.3), то эти датчики температуры с 36 по 44 через адаптер связи 46 и шинный интерфейс 47 подключены к первому цифровому коммуникационному порту (У1) дополнительного контроллера 45. Кроме того, шесть исполнительных механизмов 35 подключены к выходам дополнительного контроллера 45 соответственно с 1 (Вд 1) по 6 (Вд 6). Кроме того, цифровой коммуникационный порт локального контроллера 12 связан со вторым цифровым коммуникационным портом дополнительного контроллера 45. Это необходимо для того, чтобы дополнительный контроллер 45 имел возможность считывать информацию с локального контроллера 12 и передавать для него управляющие команды.In addition, the CAP contains an
CAP отопления здания с учетом климатических факторов (см. фиг.1), например для О-образного в плане здания со схемой разводки ветвей системы отопления здания, показанной на фиг.2, работает следующим образом. Автоматическое регулирование температуры теплоносителя в системе отопления здания обеспечивается локальным контроллером 12 с учетом того, что система регулирования является двухконтурной. Это повышает динамическую устойчивость и точность регулирования. Внутренний контур, регулирующий расход теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, является малоинерционным, что позволяет осуществлять управление без статической ошибки, используя для этого пропорционально-интегральной закон регулирования. Внешний контур, включающий инерционные элементы (помещения здания), работает по пропорциональному закону регулирования, при наличии большой инерционности объекта управления.CAP heating of the building, taking into account climatic factors (see figure 1), for example, for an O-shaped building plan with the branch circuit of the building heating system shown in figure 2, operates as follows. Automatic control of the temperature of the coolant in the heating system of the building is provided by the local controller 12, taking into account the fact that the control system is a dual circuit. This increases dynamic stability and control accuracy. The internal circuit that controls the flow rate of the coolant depending on the temperature of the outside air is low inertia, which allows control without static error, using the proportional-integral control law for this. The external circuit, including inertial elements (building premises), operates according to the proportional control law, in the presence of a large inertia of the control object.
Во внутреннем контуре системы автоматизации на базе локального контроллера 12 формируется управляющая команда с учетом закона регулирования при возникновении отклонения Δt1, как результата сравнения значения от его программного задатчика (ПЗ) и данных от погружного датчика температуры теплоносителя 9, расположенного на подающем трубопроводе 1. При этом следует отметить, что сигналы от датчиков температуры, поступающие на аналоговые входы (Вх i) контроллеров, преобразуются в них в цифровые. Затем управляющая команда от локального контроллера 12 преобразуется в электрический сигнал и подается на исполнительный механизм 7, перемещающий шток регулирующего клапана 6. При этом соответственно изменяется расход теплоносителя из подающего трубопровода 1. Функционирование ПЗ локального контроллера 12 определяется температурным графиком подачи теплоносителя при централизованном теплоснабжении здания с учетом температуры наружного воздуха, измеряемого датчиком температуры наружного воздуха 13, расположенного на северном фасаде здания Ф1 (см. фиг.2). Циркуляционное кольцо в системе отопления здания обеспечивается с помощью перемычки между подающим 1 и обратным 2 трубопроводами, причем направление потока теплоносителя определяется обратным клапаном 8 (см. фиг.1). Циркуляционный насос 10 создает необходимый расход в системе отопления здания с помощью электропривода 11, подключенного к локальному контроллеру 12. При этом следует отметить, что при увеличении температуры в системе отопления здания локальный контроллер 12 формирует управляющую команду, при которой исполнительный механизм 7 перемещает шток регулирующего клапана 6 таким образом, что уменьшается расход теплоносителя из подающего трубопровода 1, подмешиваемого к расходу теплоносителя, циркулирующему в системе отопления здания. Это приводит к стабилизации заданной температуры в системе отопления здания. В случае уменьшения температуры в системе отопления здания по командам локального контроллера 12 исполнительный механизм 7 с помощью регулирующего клапана 6, наоборот, увеличивает расход теплоносителя из подающего трубопровода 1 и т.д.In the internal circuit of the automation system, based on the local controller 12, a control command is generated taking into account the control law when a deviation Δ t1 occurs, as a result of comparing the values from its software setpoint (PZ) and data from the immersion temperature sensor 9 of the coolant 9 located on the supply pipe 1. When It should be noted that the signals from the temperature sensors supplied to the analog inputs (Bx i) of the controllers are converted into digital ones. Then, the control command from the local controller 12 is converted into an electric signal and fed to the actuator 7, which moves the control valve stem 6. In this case, the flow rate of the heat carrier from the supply pipe 1 changes accordingly. The functioning of the local controller 12 is determined by the temperature schedule of the coolant supply during centralized heating of the building with taking into account the temperature of the outside air, measured by the
Коррекция изменения расхода теплоносителя с учетом температуры в помещении здания осуществляется с помощью внешнего контура системы автоматизации. Во внешнем контуре системы автоматизации на базе локального контроллера 12 формируется управляющая команда с учетом закона регулирования при возникновении отклонения Δt2 как результата сравнения значения от его второго задатчика (ЗД) и данных от датчика температуры внутреннего воздуха 14, расположенного в помещении со стороны северного фасада здания. Затем команда от локального контроллера 12 преобразуется в электрический сигнал, поступающий на исполнительный механизм 7, перемещающий шток регулирующего клапана 6. При этом корректируется расход теплоносителя из подающего трубопровода 1 с учетом температуры в помещении здания.Correction of the change in the flow rate of the coolant taking into account the temperature in the building is carried out using the external circuit of the automation system. In the external circuit of the automation system based on the local controller 12, a control command is formed taking into account the control law when a deviation Δ t2 occurs as a result of comparing the value from its second setpoint (ZD) and data from the
В O-образном в плане здании с 4 фасадами наружных Ф1-Ф4 и 4 фасадами внутренних Ф5-Ф8 (см. фиг.2) система отопления после гидравлического распределителя разделена на 8 подающих ветвей от 17 до 24 и 8 обратных ветвей от 25 до 32 для каждого из фасадов здания. Стояки с отопительными приборами 33 по каждому фасаду здания непосредственно связаны с соответствующими ветвями системы отопления. Дополнительный контроллер 45 осуществляет регулирование расхода теплоносителя после выбора соответствующих ветвей системы отопления здания путем подачи управляющих сигналов на исполнительные механизмы 35, которые воздействуют на дополнительные регулирующие клапаны 34 и при этом изменяются расходы в соответствующих ветвях системы отопления. При функционировании CAP учитываются внешние воздействия на здание, а именно изменения температуры наружного воздуха, интенсивности солнечной радиации, направления и скорости ветра и др.In an O-shaped building with 4 external facades F1-F4 and 4 internal facades F5-F8 (see figure 2), the heating system after the hydraulic distributor is divided into 8 supply branches from 17 to 24 and 8 reverse branches from 25 to 32 for each of the facades of the building. The risers with heating devices 33 for each building facade are directly connected to the corresponding branches of the heating system. An
Для представления особенностей работы CAP на базе локального 12 и дополнительного 45 контроллеров применительно к зданию O-образной формы (см. фиг.2) допустим, что в некоторое время суток дует восточный ветер со средней скоростью 4,5 м/с и с порывами ветра до 12 м/с. При этом ветер разогнал тучи и появилось солнце с южного фасада здания Ф3. Тогда в этом случае с помощью дополнительного контроллера 45 по заданной программе выполняются следующие основные операции. Во-первых, сравниваются данные с датчика температуры наружного воздуха 13 с северного фасада здания Ф1 и датчиков температуры наружного воздуха 42-44 с остальных внешних фасадов здания Ф2-Ф4. При этом определяется температура tнх, меньшая чем tнс для северного фасада здания, т.е. выявляется фасад здания Фкх, имеющий самую низкую температуру вследствие дополнительного охлаждения фасада здания под действием внешних возмущений, например с помощью восточного ветра. Во-вторых, на основе полученных результатов дополнительным контроллером 45 формируется управляющая команда для локального контроллера 12 о переходе его на алгоритм управления с учетом температуры наружного воздуха tнх, соответствующей самому холодному фасаду здания. Это позволяет скорректировать авторегулирование температуры теплоносителя в системе отопления по самому холодному фасаду здания на основе данных от датчика температуры наружного воздуха 42, находящегося на фасаде здания Ф2, путем увеличения расхода теплоносителя с помощью регулирующего клапана 6, т.е. с учетом внешних возмущающих воздействий на здание. В-третьих, сравниваются данные от датчика температуры внутреннего воздуха 14, расположенного в помещении со стороны северного фасада здания Ф1, и от других датчиков температуры внутреннего воздуха 36-41, находящихся по одному в помещениях каждого из фасадов здания, охваченных ветвями с дополнительными регулирующими клапанами 34. Затем определяются величины максимального отклонения внутренних температур в помещениях здания от температуры воздуха в помещении со стороны северного фасада Ф1. При этом определяются внешние и внутренние фасады здания, например Фк1 и Фк2, которые получают дополнительное тепло за счет их обогрева солнечным излучением. В-четвертых, дополнительным контроллером 45 формируется управляющая команда для некоторых исполнительных механизмов 35, воздействующих на соответствующие дополнительные регулирующие клапаны 34, для изменения расходов теплоносителя в выбранных ветвях системы отопления, охватывающих фасады здания, в которых получено дополнительное тепло за счет солнечного излучения. В этом случае выбираются для регулирования расходов на южных фасадах с внутренней Ф5 и внешней Ф3 сторон здания соответственно ветви 29 и 27 с дополнительными регулирующими клапанами 34 и соответствующими исполнительными механизмами 35.To represent the features of the CAP based on the local 12 and additional 45 controllers as applied to the O-shaped building (see figure 2), let us say that at some time of the day an east wind blows at an average speed of 4.5 m / s and with gusts of wind up to 12 m / s. At the same time, the wind dispersed the clouds and the sun appeared from the southern facade of the F3 building. Then, in this case, using the
Следовательно, для компенсации пониженной температуры воздуха в помещениях здания внешнего фасада Ф2, связанной с воздействием ветра, необходимо обеспечить увеличение теплоотдачи в системе отопления по выбранному фасаду здания на Δ1% теплопроизводительности путем увеличения расхода теплоносителя из подающего трубопровода 1 при авторегулировании в системе отопления с помощью локального контроллера 12. Вместе с тем, например, в помещениях южных фасадов с внутренней Ф5 и внешней Ф3 сторон здания происходит повышение температуры воздуха за счет увеличения интенсивности солнечной радиации, поэтому для коррекции температуры воздуха в них необходимо обеспечить уменьшение теплоотдачи в системе отопления на Δ2% теплопроизводительности путем уменьшения расходов теплоносителя в ветвях этих фасадов за счет авторегулирования с помощью дополнительного контроллера 45.Therefore, to compensate for the lowered air temperature in the premises of the building of the external facade Ф2, associated with the influence of the wind, it is necessary to increase the heat transfer in the heating system by the selected building facade by Δ 1 % heat production by increasing the flow rate of the coolant from the supply pipe 1 with automatic control in the heating system using local controller 12. At the same time, for example, in the rooms of the southern facades with the internal Ф5 and external Ф3 sides of the building there is an increase in air temperature and due to an increase in the intensity of solar radiation, therefore, to correct the air temperature in them, it is necessary to reduce heat transfer in the heating system by Δ 2 % of heat output by reducing the flow of heat in the branches of these facades due to auto-regulation using an
При изменении положения солнца на небосводе относительно здания и освещения им других фасадов, т.е. с появлением солнца, например, с западной стороны здания, с помощью дополнительного контроллера 45 вычисляются величины максимальных отклонений внутренних температур помещений по другим фасадам здания от температуры воздуха в помещении северного фасада здания Ф1, и при этом выявляются новые внешние Ф4 и внутренние Ф6 фасады здания, которые дополнительно обогреваются солнечным излучением. Затем снова формируется контроллером 45 управляющая команда для исполнительных механизмов 35, воздействующих на регулирующие клапаны 34 для изменения расходов теплоносителя в других выбранных ветвях системы отопления, и т.д.When changing the position of the sun in the sky relative to the building and lighting it with other facades, i.e. with the appearance of the sun, for example, on the western side of the building, using the
Следует отметить, что через второй цифровой коммуникационный порт дополнительного контроллера 45 поступает информация от локального контроллера 12 о параметрах температуры наружного и внутреннего воздуха с датчиков 13 и 14, а также через другие входы контроллера 45 данные от дополнительных датчиков температуры внутреннего и наружного воздуха 36-44, при этом в дополнительном контроллере 45 формируются управляющие команды для контроллера 12 о переходах его на алгоритмы управления с учетом температуры наружного воздуха tнх, соответствующей самому холодному фасаду здания.It should be noted that through the second digital communication port of the
Для предлагаемого технического решения значительно экономятся затраты на оборудование, а именно на дополнительные циркуляционные насосы, контроллеры и др. для каждого фасада здания по сравнению с прототипом [3]. Кроме того, если в качестве датчиков температуры применяются, например, датчики типа DS1820 с цифровым выходом, с диапазоном температур от -55°С до +125°С и с дискретностью измерения, устанавливаемой программно с дополнительного контроллера 45, а также с использованием шинного интерфейса MicroLAN, то эти датчики температуры имеют возможность через адаптер связи 46 подключиться к 1 цифровому коммуникационному порту дополнительного контроллера 45 (см. фиг.3). При этом цены датчиков типа DS1820 более чем на порядок ниже цен датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха типа ESM-10.For the proposed technical solution, equipment costs are significantly saved, namely, additional circulation pumps, controllers, etc. for each facade of the building compared to the prototype [3]. In addition, if temperature sensors are used, for example, sensors of the DS1820 type with a digital output, with a temperature range from -55 ° С to + 125 ° С and with a measurement resolution set programmatically from the
Для других типов здания предлагаемая CAP отопления с учетом климатических факторов (см. фиг.1) работает аналогично.For other types of buildings, the proposed CAP heating, taking into account climatic factors (see figure 1), works similarly.
Таким образом, предлагаемое техническое решение направлено на увеличение эффективности функционирования системы автоматического регулирования отопления здания с учетом климатических факторов, во-первых, путем коррекции расхода теплоносителя в системе отопления по результатам определения самого холодного фасада здания, во-вторых, за счет обеспечения авторегулирования по выбранным ветвям системы отопления на основе данных от дополнительных датчиков температуры наружного и внутреннего воздуха. При этом существенно расширяются функциональные возможности пофасадного авторегулирования.Thus, the proposed technical solution is aimed at increasing the efficiency of the automatic heating control system of a building, taking into account climatic factors, firstly, by correcting the flow of coolant in the heating system according to the results of determining the coldest facade of the building, and secondly, by providing auto-regulation for the selected branches of the heating system based on data from additional temperature sensors for outdoor and indoor air. At the same time, the functionality of front-facing auto-regulation is significantly expanded.
Библиографические данные:Bibliographic data:
1. Грановский В.Л. Прижижецкий С.И. Система отопления жилых зданий массового строительства и реконструкции с комплексным автоматизированием теплопотребления// Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК), 2002, №5. - С.66-69 (рис. 1, а).1. Granovsky V.L. Prizhizhetsky S.I. The heating system of residential buildings of mass construction and reconstruction with integrated automation of heat consumption // Ventilation, heating, air conditioning, heat supply and building thermophysics (ABOK), 2002, No. 5. - S.66-69 (Fig. 1, a).
2. Ливчак В.И. За оптимальное сочетание автоматизации регулирования подачи и учета тепла// Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК), 1998, №4. - С.44-52.2. Livchak V.I. For the optimal combination of automation of regulation of heat supply and metering // Ventilation, heating, air conditioning, heat supply and building thermophysics (ABOK), 1998, No. 4. - S. 44-52.
3. Ливчак В.И. Энергосбережение в системах централизованного теплоснабжения на новом этапе развития// Энергосбережение, 2000, №2. - С.4-9 (рис. 6).3. Livchak V.I. Energy saving in district heating systems at a new stage of development // Energy Saving, 2000, No. 2. - C.4-9 (Fig. 6).
4. Ливчак В.И. Энергосбережение при строительстве и реконструкции жилых зданий в России// Энергосбережение, 2001, №5. - С.26-29.4. Livchak V.I. Energy saving during the construction and reconstruction of residential buildings in Russia // Energy Saving, 2001, No. 5. - S.26-29.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114598/28A RU2247422C1 (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | System for automated building heating adjustment with consideration of climatic factors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114598/28A RU2247422C1 (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | System for automated building heating adjustment with consideration of climatic factors |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2247422C1 true RU2247422C1 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=35286399
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114598/28A RU2247422C1 (en) | 2004-05-13 | 2004-05-13 | System for automated building heating adjustment with consideration of climatic factors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247422C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450313C2 (en) * | 2007-02-08 | 2012-05-10 | Нордик Гётеборг Аб | Heating system control based on required heating power |
RU2559690C2 (en) * | 2010-03-17 | 2015-08-10 | И.В.А.Р. С.П.А. | Method and apparatus for controlling temperature in group of rooms of building |
RU2733555C2 (en) * | 2015-11-30 | 2020-10-05 | Зе Боинг Компани | Automated reports system (ars) temperature reports generators |
-
2004
- 2004-05-13 RU RU2004114598/28A patent/RU2247422C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ливчак В.И. Энергосбережение в системах централизованного теплоснабжения на новом этапе развития. Энергосбережение. 2000, №2, с.4-9, рис. 6. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450313C2 (en) * | 2007-02-08 | 2012-05-10 | Нордик Гётеборг Аб | Heating system control based on required heating power |
RU2559690C2 (en) * | 2010-03-17 | 2015-08-10 | И.В.А.Р. С.П.А. | Method and apparatus for controlling temperature in group of rooms of building |
RU2733555C2 (en) * | 2015-11-30 | 2020-10-05 | Зе Боинг Компани | Automated reports system (ars) temperature reports generators |
US11118849B2 (en) | 2015-11-30 | 2021-09-14 | The Boeing Company | Computer aided measuring system (CAMS) temperature reporters |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9488379B2 (en) | Method for adjusting several parallel connected heat exchangers | |
EP2395289B1 (en) | Method to regulate a one-pipe heat supply system | |
KR101308915B1 (en) | Method for controlling heating system | |
DK2449314T3 (en) | A method and device for tempering of a building | |
RU2480678C2 (en) | Single-pipe heat supply system with heat carrier flow control | |
KR20140137356A (en) | Chilled beam pump module, system, and method | |
RU2655154C2 (en) | Method for adjusting the setpoint temperature of a heat transfer medium | |
KR101075893B1 (en) | Heating energy supplying method in district heating system | |
EP3708921A1 (en) | Building with demand-controlled heat exchange system for ventilation, heat exchange ventilation system and heat exchange system | |
RU2247422C1 (en) | System for automated building heating adjustment with consideration of climatic factors | |
CN109237600B (en) | Heating system | |
RU2348061C1 (en) | Automatic building heating adjustment system with automatic setup unit | |
RU2274888C1 (en) | System for automatic adjustment of heating along building fronts with use of heat exchangers | |
RU2284563C1 (en) | Automatic heating control system dealing with two building elevations | |
RU2287174C1 (en) | System for automatic adjustment of building heating with consideration of its fronts (variants) | |
RU2527186C1 (en) | Automatic control system of building heating | |
RU109583U1 (en) | AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR BUILDING HEATING WITH PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER | |
WO2014062124A1 (en) | Method and device for controlling the indoor temperature in a property | |
CN116105223B (en) | Intelligent heat supply control system and method based on prediction | |
Benuzh et al. | Energy-efficient multi-loop heating systems for multi-apartment residential buildings | |
CN112833452A (en) | Energy-saving adjusting system of heating equipment | |
NL2016264B1 (en) | Method and device for heating a building and control unit for space heating. | |
WO1997017575A1 (en) | Liquid-circulation heating system and pump | |
HU185783B (en) | Combined quantity-quality controlling technical system advantageously for compensating the vertical derivation of temperature of single-pipe heating equipments | |
RU136602U1 (en) | PUBLIC BUILDING HEATING SYSTEM NODE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110922 |