RU2308823C2 - Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method - Google Patents

Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method Download PDF

Info

Publication number
RU2308823C2
RU2308823C2 RU2005130643/09A RU2005130643A RU2308823C2 RU 2308823 C2 RU2308823 C2 RU 2308823C2 RU 2005130643/09 A RU2005130643/09 A RU 2005130643/09A RU 2005130643 A RU2005130643 A RU 2005130643A RU 2308823 C2 RU2308823 C2 RU 2308823C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric
temperature
electric heaters
current
coolant
Prior art date
Application number
RU2005130643/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005130643A (en
Inventor
Владимир Григорьевич Бартенев (RU)
Владимир Григорьевич Бартенев
Original Assignee
Владимир Григорьевич Бартенев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Григорьевич Бартенев filed Critical Владимир Григорьевич Бартенев
Priority to RU2005130643/09A priority Critical patent/RU2308823C2/en
Publication of RU2005130643A publication Critical patent/RU2005130643A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2308823C2 publication Critical patent/RU2308823C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heat-power engineering, possible use in electric power systems using electric heaters of electric boiler type.
SUBSTANCE: in the method for controlling power of electric heating system and in the device for its realization, at beginning stage after enabling of electric heating system, on basis of greatest current value of one of electric heater sections which has exceeded maximal set value, control command is given for enabling the pump and heat carrier is cooled down to value of greatest current in one of sections below the minimal given value. Control command for pump disabling is given and heat carrier is heated up. The cycle is repeated until the temperature of heat carrier at outlet of electric heaters reaches value which exceeds temperature setting and positive temperature hysteresis. Command is given for disabling all heater sections and the pump is enabled and disabled for a time interval of several dozen seconds. Commands are outputted for controlling heater sections, with each one of which an independent negative temperature hysteresis is matched on basis of information received from temperature sensors are inlet and outlet of electric heaters and from room air temperature sensors, when for maintenance of given heat carrier or air temperature firstly one section of electric heaters is enabled and if the power of one section is insufficient for heating the heat carrier or air up to appropriate temperature, second section is enabled, and third one if necessary, etc. The pump is enabled for several seconds before enabling the electric heater section and disabled with a delay of several dozen seconds after disabling of electric heater sections. During operation, consumption current readings are taken for every electric heater section as well as time of its operation in enabled state, aforementioned readings are analyzed and conclusions are derived about efficiency of the system in terms of heating costs.
EFFECT: increased speed of operation, increased efficiency, increased reliability of operation.
5 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к теплоэнергетике, в частности к электроотопительным системам, использующим электронагреватели типа электрических котлов.The proposed method relates to a power system, in particular to electric heating systems using electric heaters such as electric boilers.

Специфика электронагревателей состоит в том, что в условиях высоких тарифов на электроэнергию для повышения эффективности их работы требуется регулировка мощности электронагревателей для достижения энергосберегающего эффекта. Известно, что мощность электрических котлов зависит как от их геометрических размеров, числа секций электронагревателей, а для электродных котлов еще и от диаметров и длины электродов, их числа, расстояния между ними, площади взаимодействия и от электропроводности теплоносителя, которая в несколько раз меняется в процессе нагрева и эксплуатации котла. В этих условиях возникает необходимость регулировки мощности электронагревателей.The specificity of electric heaters is that in conditions of high electricity tariffs, to increase the efficiency of their work, it is necessary to adjust the power of electric heaters to achieve an energy-saving effect. It is known that the power of electric boilers depends both on their geometric dimensions, the number of sections of electric heaters, and for electrode boilers also on the diameters and length of electrodes, their number, the distance between them, the area of interaction and the electrical conductivity of the coolant, which changes several times during heating and operation of the boiler. Under these conditions, it becomes necessary to adjust the power of electric heaters.

Известен способ регулировки мощности электрических котлов, используемый в котлах "РусНИТ-230;236;245" [1], где ручным способом осуществляется трехступенчатая регулировка мощности - 33%, 66% и 99% от максимальной путем коммутации разного числа секций нагревателей. Недостатки этого способа: необходимо переключать мощности электронагревателей оператором и отсутствие контроля регулировки мощности.A known method of adjusting the power of electric boilers used in boilers "RusNIT-230; 236; 245" [1], where a three-stage power adjustment is carried out manually - 33%, 66% and 99% of the maximum by switching a different number of heater sections. The disadvantages of this method: it is necessary to switch the power of electric heaters by the operator and the lack of control of power control.

Известен другой способ регулировки мощности электродного котла, в котором изменяют площадь взаимодействия электродов и с помощью электромотора подвижные электроды меняют свое положение относительно неподвижных электродов [2]. Недостатки данного способа: частичное использование площади электродов; большая инерционность изменения мощности котла; наличие механически вращающихся, подвижных, частей, что приводит к низкой надежности электроотопительной системы.There is another way to adjust the power of the electrode boiler, in which they change the area of interaction of the electrodes and using an electric motor the movable electrodes change their position relative to the stationary electrodes [2]. The disadvantages of this method: partial use of the area of the electrodes; large inertia of the change in boiler power; the presence of mechanically rotating, moving parts, which leads to low reliability of the electric heating system.

Наиболее близкими по технической сущности и выполняемой функции к заявляемому способу является способ повышения эффективности работы электродного котла и устройство для его реализации [3], включающий получение информации с датчиков температуры теплоносителя на входе и выходе электронагревателей и температуры воздуха в помещении, ее обработку и выдачу управляющих команд для ускоренного разогрева теплоносителя путем управления на начальном этапе работой электрокотла по потребляемому току, регулируя подачу теплоносителя в котел с помощью насоса, а по достижении заданного значения температуры теплоносителя на входе электрокотла переход на управление по температуре, т.е. получение информации с датчиков, ее обработку и выдачу управляющих команд на исполнительные органы, при этом управление работой котла основано на сравнении измеренной температуры каждого из каналов ("вход", "выход" электрокотла, "воздух") с температурной уставкой данного канала. Если температура выше установки и положительного гистерезиса - электрокотел выключается. Если температура ниже установки и отрицательного гистерезиса - электрокотел включается. Если ни одно из предыдущих условий не выполняется, то состояние электрокотла сохраняется неизменным.The closest in technical essence and function to the claimed method is a method of increasing the efficiency of the electrode boiler and a device for its implementation [3], including obtaining information from temperature sensors of the coolant at the inlet and outlet of electric heaters and air temperature in the room, its processing and issuing control commands for accelerated heating of the coolant by controlling at the initial stage the operation of the electric boiler according to the current consumption, regulating the flow of coolant into the boiler with schyu pump, and upon reaching the setpoint temperature of the coolant inlet passage to the electric boiler for temperature control, i.e. receiving information from sensors, processing it and issuing control commands to the executive bodies, while controlling the operation of the boiler is based on comparing the measured temperature of each channel ("input", "output" of the electric boiler, "air") with the temperature setting of this channel. If the temperature is higher than the setting and positive hysteresis, the electric boiler turns off. If the temperature is lower than the setting and negative hysteresis, the electric boiler turns on. If none of the previous conditions is met, the state of the electric boiler remains unchanged.

Недостатки данного способа: регулировка мощности по току возможна лишь для одного электрокотла или одной секции (фазного электрода) электродного котла и только на начальном этапе его работы при первом разогреве теплоносителя; не реализуется регулирование мощности отопительной системы на основном продолжительном этапе отопительного периода, что имеет наибольшее значение для достижения энергосберегающего эффекта.The disadvantages of this method: current power adjustment is possible only for one electric boiler or one section (phase electrode) of the electrode boiler and only at the initial stage of its operation during the first heating of the coolant; power control of the heating system is not implemented at the main long stage of the heating period, which is of the greatest importance for achieving an energy-saving effect.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что он включает в себя получение информации с датчиков температуры теплоносителя на входе и выходе электронагревателей и температуры воздуха в помещении, ее обработку и выдачу управляющих команд. Отличается тем, что на начальном этапе после включения всех секций электронагревателей электроотопительной системы по величине наибольшего тока одной из секций электронагревателей, превысившего максимальное заданное значение, выдают управляющую команду для включения насоса и осуществляют охлаждение теплоносителя до величины наибольшего тока в одной из секций ниже минимального заданного значения. После этого выдают управляющую команду на выключение насоса и осуществляют разогрев теплоносителя. Этот цикл повторяют до достижения температуры теплоносителя на входе электронагревателей до температуры выше температурной установки и положительного температурного гистерезиса, после чего выдают команду на выключение всех секций электронагревателей и на временной интервал в несколько десятков секунд включают и выключают насос. Далее осуществляют выдачу команд для управления секциями электронагревателей, каждой из которых соответствует разный отрицательный температурный гистерезис по поступающей информации от датчиков температуры на входе и выходе электронагревателей и температуры воздуха в помещении, когда для поддержания заданной температуры теплоносителя или воздуха включают сначала одну секцию электронагревателей и, если мощности одной секции недостаточно для разогрева теплоносителя или воздуха до соответствующей температуры, включают вторую секцию и при необходимости третью. При этом насос включают за несколько секунд до включения первой секции электронагревателей и выключают с задержкой на несколько десятков секунд после выключения работавших секций нагревателей. Во время работы снимают показания токов потребления каждой секцией электронагревателей и время нахождения их во включенном состоянии. Эти показания анализируют и делают выводы об эффективности системы по затратам на отопление. В предложенном способе регулировки мощности электроотопительной системы с использованием нескольких секций электронагревателей разные температурные уставки для регулирования температуры теплоносителя на входе или выходе электронагревателей или температуры воздуха задают заранее или оперативно, используя дистанционный канал связи, в виде двух значений, которые переключают или во время суток, или в течение недели, или и во время суток и дней недели. Перед первым включением электронагревателей измеряют относительную проводимость теплоносителя и при превышении ею заданной предельно допустимой величины электронагреватели не включают, а о неисправности отопительной системы извещают как с помощью аварийной сигнализации, так и по дистанционному каналу связи.The essence of the proposed method lies in the fact that it includes obtaining information from sensors of the temperature of the coolant at the inlet and outlet of electric heaters and air temperature in the room, its processing and issuing control commands. It differs in that at the initial stage, after turning on all sections of electric heaters of the electric heating system in terms of the largest current of one of the sections of electric heaters that exceeded the maximum specified value, a control command is issued to turn on the pump and the coolant is cooled to the maximum current in one of the sections below the minimum specified value . After that, issue a control command to turn off the pump and carry out heating of the coolant. This cycle is repeated until the temperature of the coolant at the inlet of the electric heaters reaches a temperature above the temperature setting and a positive temperature hysteresis, after which a command is issued to turn off all sections of the electric heaters and turn the pump on and off for several tens of seconds. Next, commands are issued to control the sections of electric heaters, each of which corresponds to a different negative temperature hysteresis according to incoming information from temperature sensors at the inlet and outlet of electric heaters and room air temperature, when one section of electric heaters is turned on first to maintain the set temperature of the heat carrier or air and, if the power of one section is not enough to warm the coolant or air to the appropriate temperature, include the second section nd and third if necessary. In this case, the pump is turned on a few seconds before the first section of electric heaters is turned on and turned off with a delay of several tens of seconds after the working sections of the heaters are turned off. During operation, the readings of the currents of consumption by each section of electric heaters and the time spent in the on state are taken. These readings analyze and draw conclusions about the effectiveness of the system in terms of heating costs. In the proposed method for adjusting the power of an electric heating system using several sections of electric heaters, different temperature settings for controlling the temperature of the coolant at the inlet or outlet of electric heaters or air temperature are set in advance or promptly, using a remote communication channel, in the form of two values that switch either during the day or during the week, or during the day and days of the week. Before the first inclusion of electric heaters, the relative conductivity of the coolant is measured, and if it exceeds a predetermined maximum permissible value, the electric heaters are not turned on, and the heating system is notified of a malfunction both by means of an alarm and a remote communication channel.

С учетом решаемой задачи на начальном этапе, когда все секции электронагревателей включены, осуществляют регулирование по току, включая и выключая насос таким образом, что значение наибольшего потребляемого тока одной из секций электронагревателей не превышает заданного максимального значения тока. Это позволяет более быстро "разогреть" каждую секцию электронагревателей - довести их мощность до номинальной, т.е. повысить эффективность работы секционированных электродных котлов. Одновременно предотвратить "перегрев" секций, контролируя наибольшие значения тока по заданным предельно допустимым токовым установкам секций электронагревателей.Taking into account the problem at the initial stage, when all sections of electric heaters are turned on, they carry out current control, turning the pump on and off in such a way that the maximum current consumption of one of the sections of electric heaters does not exceed the specified maximum current value. This allows you to more quickly "warm up" each section of electric heaters - to bring their power to nominal, i.e. to increase the efficiency of sectioned electrode boilers. At the same time, prevent "overheating" of the sections by controlling the highest current values according to the specified maximum permissible current settings of the electric heater sections.

При превышении температуры теплоносителя на входе секций электронагревателей соответствующих температурных уставок и положительного температурного гистерезиса все секции электронагревателей выключают и на временной интервал в несколько десятков секунд включают и выключают насос и далее при снижении температуры теплоносителя или воздуха в помещении ниже первого отрицательного температурного гистерезиса вначале включают насос и через несколько секунд включают первую секцию электронагревателей и, если ее мощности достаточно, чтобы разогреть теплоноситель или воздух в помещении до соответствующих заданных температурных уставок и положительного гистерезиса, отопление будет осуществляться пониженной мощностью отопительной системы. Если мощности одной секции недостаточно и температура теплоносителя или воздуха, снижаясь, стала ниже второго отрицательного гистерезиса, включают вторую секцию электронагревателей и т.д. При этом насос включают в процессе регулирования за несколько секунд до включения первой секции электронагревателей и выключают с задержкой на несколько десятков секунд после выключения работавших секций нагревателей.If the temperature of the coolant at the inlet of the sections of electric heaters of the corresponding temperature settings and a positive temperature hysteresis is exceeded, all sections of electric heaters turn off and on and off the pump for a time interval of several tens of seconds, and then when the temperature of the coolant or air in the room drops below the first negative temperature hysteresis, first turn on the pump and after a few seconds, turn on the first section of electric heaters and, if its power is sufficient, so that To heat the coolant or air in the room to the corresponding set temperature settings and positive hysteresis, the heating will be carried out by the reduced power of the heating system. If the power of one section is not enough and the temperature of the coolant or air, decreasing, has become lower than the second negative hysteresis, the second section of electric heaters is turned on, etc. In this case, the pump is turned on during the regulation process a few seconds before the first section of electric heaters is turned on and turned off with a delay of several tens of seconds after the working sections of the heaters are turned off.

Температурные уставки для входа и выхода электронагревателей и для воздуха в помещении задают разными, при этом каждая из них имеет два значения, которые коммутируют в течение суток, или в течение недели, или и в течение суток и недели.The temperature settings for the input and output of electric heaters and for indoor air are set different, each of which has two values that switch during the day, or during the week, or during the day and week.

Датчики тока используются не только на начальном этапе (при регулировке по току), но на основном продолжительном этапе работы, когда непрерывно снимают показания тока и время работы каждой секции во включенном состоянии. Эти показания анализируют для оценки энергозатрат на отопление.Current sensors are used not only at the initial stage (when adjusting for current), but at the main continuous stage of operation, when the current and the operating time of each section are continuously taken in the on state. These readings are analyzed to evaluate energy consumption for heating.

Перед включением электронагревателей измеряют относительную проводимость теплоносителя (воды или заменяющей ее жидкости, используемой в отопительной системе), так как от проводимости теплоносителя зависит номинальная мощность секций электродных котлов, их срок службы и их безаварийная работа. При этом одновременно измеряют уровень теплоносителя в отопительной системе, так как если относительная проводимость равна 0, то значит теплоносителя или нет, или его недостаточно в системе. Относительную проводимость измеряют с помощью датчика, выполненного в виде двух электродов, обладающих коррозийной стойкостью, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга и вмонтированных через изолирующие герметичные шайбы в муфту, устанавливаемую в отопительную систему. Если замкнуть электроды датчика, то показания относительной проводимости будут соответствовать единице (это максимальная проводимость - короткое замыкание. Если разомкнуть электроды, это соответствует отсутствию теплоносителя в системе, показания относительной проводимости нулевые. Соответствие относительной проводимости и удельного сопротивления, полученное экспериментально для воды с температурой от 5 до 50°С, приведено ниже (для расстояния между электродами 2 см и переменного напряжения частотой 1кГц, амплитудой 5В).Before switching on the electric heaters, the relative conductivity of the heat carrier (water or its replacement fluid used in the heating system) is measured, since the rated power of the sections of electrode boilers, their service life and their trouble-free operation depend on the conductivity of the heat carrier. At the same time, the level of the coolant in the heating system is measured, since if the relative conductivity is 0, then the coolant is either not or not enough in the system. Relative conductivity is measured using a sensor made in the form of two electrodes with corrosion resistance, located at a fixed distance from each other and mounted through insulating sealed washers in a coupling installed in the heating system. If you close the sensor electrodes, then the relative conductivity readings will correspond to unity (this is the maximum conductivity - short circuit. If you open the electrodes, this corresponds to the absence of coolant in the system, the readings of the relative conductivity are zero. Correspondence of the relative conductivity and resistivity obtained experimentally for water with a temperature of 5 to 50 ° C, is given below (for a distance between electrodes of 2 cm and an alternating voltage with a frequency of 1 kHz and an amplitude of 5 V).

Температура °СTemperature ° С 50fifty 3535 2525 20twenty 15fifteen 55 Относительная проводимостьRelative conductivity 0,800.80 0,760.76 0,730.73 0,720.72 0,680.68 0,650.65 Удельное сопротивление кОм·смResistivity kOhm · cm 1,251.25 1,81.8 2,12.1 2,32,3 2,62.6 3,23.2

В соответствии с рекомендациями фирмы "Галан плюс" [4] используемый теплоноситель для электродных котлов должен иметь удельное сопротивление не менее 1,3 кОм·см, что соответствует показаниям не более 0,85 измерителя относительной проводимости. Именно такое пороговое значение задают при работе с электродными котлами. При превышении относительной проводимостью теплоносителя порогового значения электронагреватели не включают и сигнализируют о неготовности отопительной системы к работе.In accordance with the recommendations of the Galan Plus company [4], the heat carrier used for electrode boilers should have a specific resistance of at least 1.3 kOhm · cm, which corresponds to a reading of not more than 0.85 relative conductivity meters. It is such a threshold value that is set when working with electrode boilers. If the relative conductivity of the coolant exceeds the threshold value, the electric heaters do not turn on and signal that the heating system is not ready for operation.

Задание всех параметров производят как с помощью модуля ввода данных, так и оперативно с помощью дистанционного канала связи.All parameters are set both with the help of the data input module and quickly using the remote communication channel.

Все это позволяет реализовать надежное энергосберегающее отопление, когда в разное время суток или дней недели минимизируется число используемых секций электронагревателей на отопление.All this makes it possible to realize reliable energy-saving heating, when at different times of the day or days of the week the number of sections of electric heaters used for heating is minimized.

Известное устройство для реализации способа, взятого в качестве прототипа [1], содержит микроЭВМ, датчики температуры на входе и выходе электрокотла, датчик температуры воздуха в помещении, датчик тока, блок согласования, модуль индикации и ввода параметров, ключ управления насосом, насос, блок управления электрокотлом, электрокотел, блок аварийной сигнализации, блок питания.A known device for implementing the method, taken as a prototype [1], contains a microcomputer, temperature sensors at the inlet and outlet of an electric boiler, a room temperature sensor, a current sensor, a matching unit, a display and parameter input module, a pump control key, a pump, a block electric boiler control, electric boiler, alarm unit, power supply.

Недостатки известного устройства: не может управлять мощностью нескольких секций электронагревателей, несколькими фазными электродами или несколькими электрокотлами на начальном этапе "разогрева" теплоносителя; не позволяет регулировать мощность секций электронагревателей в зависимости от разных температурных установок для теплоносителя или воздуха в разное время суток и в разные дни недели на основном этапе отопления; не контролирует качество и наличие используемого теплоносителя; не позволяет оперативно задавать параметры регулирования по дистанционному каналу связи.The disadvantages of the known device: can not control the power of several sections of electric heaters, several phase electrodes or several electric boilers at the initial stage of "heating" of the coolant; it does not allow you to adjust the power of the sections of electric heaters depending on different temperature settings for the coolant or air at different times of the day and on different days of the week at the main stage of heating; does not control the quality and availability of the coolant used; It does not allow to promptly set the regulation parameters via a remote communication channel.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно дополнительно содержит два датчика тока, два блока согласования, датчик уровня и относительной проводимости теплоносителя, модуль сопряжения, два блока управления электрокотлами, два электрокотла, таймер, выход которого подключен ко входу микроЭВМ, дополнительные датчики тока и датчик уровня и относительной проводимости теплоносителя подключены к микроЭВМ соответственно через дополнительные блоки согласования и модуль сопряжения, причем выходы микроЭВМ подключены через дополнительные блоки управления к дополнительным электрокотлам. Кроме того, устройство содержит GSM модем для дистанционного ввода-вывода параметров и для аварийной сигнализации.The essence of the proposed device lies in the fact that it additionally contains two current sensors, two matching units, a sensor for the level and relative conductivity of the coolant, an interface module, two control units for electric boilers, two electric boilers, a timer whose output is connected to the input of the microcomputer, additional current sensors and the level sensor and the relative conductivity of the coolant are connected to the microcomputer, respectively, through additional matching blocks and the interface module, and the outputs of the microcomputer are connected via additionally control units to additional electric boiler. In addition, the device contains a GSM modem for remote I / O parameters and for alarm.

Введение двух дополнительных датчиков тока с блоками согласования дает возможность контролировать токи отдельных электрокотлов (секций электронагревателей или электродов) для управления по наибольшему току электрокотлов (секций или электродов) на начальном этапе для "разогрева" теплоносителя.The introduction of two additional current sensors with matching units makes it possible to control the currents of individual electric boilers (sections of electric heaters or electrodes) to control the highest current of electric boilers (sections or electrodes) at the initial stage to "heat up" the coolant.

Дополнительные электрокотлы (секции электронагревателей или электроды) с блоками управления введены для эффективного управления мощностью электроотопительной системы за счет разных температурных гистерезисов для каждого электрокотла (секции или электрода).Additional electric boilers (sections of electric heaters or electrodes) with control units have been introduced to effectively control the power of the electric heating system due to different temperature hysteresis for each electric boiler (section or electrode).

Введение таймера-часов реального времени позволяет коммутировать температурные уставки в разное время суток и дней недели.The introduction of a real-time timer-clock allows you to switch the temperature settings at different times of the day and days of the week.

Введение датчика уровня и относительной проводимости повышает надежность и срок службы отопительной системы.The introduction of a level sensor and relative conductivity increases the reliability and service life of the heating system.

Введение GSM модема со схемой интерфейса позволяет дистанционно оперативно вводить-выводить параметры отопительной системы и принимать сообщения о ее неисправностях.The introduction of a GSM modem with an interface circuit allows you to remotely quickly enter and output the parameters of the heating system and receive messages about its malfunctions.

Все указанные признаки позволяют реализовать эффективное регулирование мощностью секций электронагревателей при минимальных энергозатратах на отопление.All these signs allow you to implement effective power control sections of electric heaters with minimal energy consumption for heating.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит (см. фиг.1) однокристальную микроЭВМ 1 со встроенной электрически перепрограммируемый памятью, датчик температуры теплоносителя на выходе электрокотлов 2, датчик измерения температуры теплоносителя на входе электрокотлов 3, датчик измерения температуры воздуха в помещении 4, датчик тока 5 и блок согласования 6 первого электрокотла 15, датчик тока 7 и блок согласования 8 второго электрокотла 17, датчик тока 9 и блок согласования 10 третьего электрокотла 19, модуль индикации и ввода параметров 11, ключ управления 12 насосом 13, блок управления 14 первым электрокотлом 15, блок управления 16 вторым электрокотлом 17, блок управления 18 третьим электрокотлом 19, блок аварийной сигнализации 20, источник питания 21, датчик уровня и относительной проводимости теплоносителя 22 с модулем сопряжения 23 датчика уровня и проводимости теплоносителя 22 с входом однокристальной микроЭВМ 1, таймер с источником питания 24 и GSM модем 25 со схемой интерфейса.Figure 1 presents the structural diagram of the proposed device that implements the proposed method. The device contains (see Fig. 1) a single-chip microcomputer 1 with a built-in electrically reprogrammable memory, a temperature sensor for the coolant at the output of the electric boilers 2, a sensor for measuring the temperature of the coolant at the inlet of the electric boilers 3, a sensor for measuring the room temperature 4, a current sensor 5 and a matching unit 6 the first electric boiler 15, the current sensor 7 and the matching unit 8 of the second electric boiler 17, the current sensor 9 and the matching unit 10 of the third electric boiler 19, the display and parameter input module 11, the control key 12 of the pump 13, block control 14 of the first electric boiler 15, control unit 16 of the second electric boiler 17, control unit 18 of the third electric boiler 19, alarm unit 20, power supply 21, level sensor and relative conductivity of the coolant 22 with the interface module 23 of the sensor level and conductivity of the coolant 22 with the input of a single-chip microcomputer 1, a timer with power supply 24 and a GSM modem 25 with an interface circuit.

Практическая реализация данного устройства выполняется по известным схемам с использованием однокристальной микроЭВМ 1 со встроенной электрически перепрограммируемой памятью и последовательным интерфейсом типа PIC16F648A фирмы Microchip или подобной. В качестве датчиков температуры 2, 3 и 4 используются цифровые датчики температуры DS18S20 фирмы Maxim/Dallas Semiconductors. Возможно применение в качестве датчиков тока 5, 7, 9 токовых трансформаторов. Блоки согласования 6, 8, 10 - АЦП AD7893 фирмы Analog Devices. Модуль индикации и ввода параметров 11 содержит семисегментный светодиодный индикатор на четыре знакоместа фирмы King Bright и кнопки типа ПКН 150-1. Семисегментный светодиодный индикатор предназначен для вывода часов и минут и временных параметров в режиме установки текущих значений температуры по каждому из каналов "ВЫХОД", "ВХОД", "ВОЗДУХ", а также температурных уставок каждого из этих каналов в режиме установки/просмотра параметров. Кроме того, выводятся текущие значения токов потребления каждой секцией обогревателей и соответствующие токовые уставки в режиме установки. Индицируются также текущие энергозатраты на отопление в дневное и ночное время и относительная проводимость теплоносителя. Светодиодные индикаторы предназначены для отображения состояния каждого электрокотла (секции или электрода) и аварийной ситуации. Блок аварийной сигнализации 20 выполнен по стандартным схемам, реализующим в качестве ключа транзистор с открытым коллектором. Кнопки модуля индикации и ввода параметров 11 используются для установки/просмотра параметров регулирования и для управления работой отопительной системы. На фиг.2 приведен внешний вид передней панели микроЭВМ 1 с модулем и индикации и ввода параметров 11 для отопительной системы с тремя электрокотлами. Нажатие на кнопку "С" приводит к полной инициализации устройства. Нажатие на кнопку "+" или "-" приводит к перебору текущего времени, текущих температур на входе, выходе электрокотлов и температуры воздуха в помещении, токов электрокотлов, относительной проводимости теплоносителя, ночных и дневных кВт-часов каждого котла. В режиме перебора этих величин нажатие на кнопку "*" приводит к выводу значения уставки данного канала, которую кнопками "+" или "-" можно увеличивать/уменьшать значение параметра.The practical implementation of this device is carried out according to known schemes using a single-chip microcomputer 1 with built-in electrically reprogrammable memory and a serial interface such as Microchip PIC16F648A or the like. As temperature sensors 2, 3 and 4, digital temperature sensors DS18S20 from Maxim / Dallas Semiconductors are used. It is possible to use 5, 7, 9 current transformers as current sensors. Block matching 6, 8, 10 - AD7893 ADC from Analog Devices. The indicator and parameter input module 11 contains a seven-segment LED indicator for four familiarity from King Bright and buttons of the PKN 150-1 type. A seven-segment LED indicator is designed to display hours and minutes and time parameters in the mode of setting the current temperature values for each of the channels "EXIT", "INPUT", "AIR", as well as the temperature settings of each of these channels in the mode of setting / viewing parameters. In addition, the current values of the consumption currents of each section of the heaters and the corresponding current settings in the installation mode are displayed. The current energy consumption for heating during the day and night and the relative conductivity of the coolant are also indicated. LED indicators are designed to display the status of each electric boiler (section or electrode) and an emergency. The alarm unit 20 is made according to standard schemes, which implements an open collector transistor as a key. The buttons of the display and parameter input module 11 are used to set / view control parameters and to control the operation of the heating system. Figure 2 shows the appearance of the front panel of the microcomputer 1 with a module and display and input parameters 11 for a heating system with three electric boilers. Pressing the button "C" leads to a complete initialization of the device. Pressing the "+" or "-" button leads to a search of the current time, current inlet temperatures, electric boiler output and room temperature, electric boiler currents, relative heat carrier conductivity, night and day kW-hours of each boiler. In the enumeration mode of these values, pressing the "*" button leads to the output of the setting value of this channel, which you can increase / decrease the parameter value with the "+" or "-" buttons.

Каждый из трех температурных каналов (выход, вход электрокотлов и воздух), в которых производится съем информации от датчиков температуры, содержит четыре параметра регулирования:Each of the three temperature channels (output, input of electric boilers and air), in which information is collected from temperature sensors, contains four control parameters:

1) Основные температурные уставки (высокие-High) H1, H2 и Н3 ("ВЫХОД", "ВХОД", "ВОЗДУХ" соответственно) (10-90°С).1) The main temperature settings (high-High) H1, H2 and H3 ("EXIT", "INPUT", "AIR", respectively) (10-90 ° С).

2) Дополнительные, энергосберегающие температурные уставки (низкие-Low) уставки L1, L2 и L3 (10-60°С).2) Additional, energy-saving temperature settings (low-low) settings L1, L2 and L3 (10-60 ° C).

3) Номер рабочей программы P1, P2 и Р3 (№1-№5). Рабочие программы регулирования температуры могут быть пяти типов: №1) без учета времени (регулирование идет по основной одной уставке Н); №2) без учета времени (регулирование идет по дополнительной уставке L); №3) суточная программа (сутки разделяются на два интервала hH и hL - от времени hH действует уставка Н до времени hL, когда действует уставка L); №4) недельная программа (неделя разделяется на два интервала dH и dL); №5) смешанная программа (совместное выполнение суточной и недельной программ).3) The number of the work program P1, P2 and P3 (No. 1-No. 5). The working temperature control programs can be of five types: No. 1) without taking into account time (regulation is carried out according to the main single setpoint N); No. 2) excluding time (regulation is carried out according to the additional setpoint L); No. 3) the daily program (the day is divided into two intervals hH and hL - from time hH the setpoint H is valid until time hL when the setpoint L is in effect); No. 4) a weekly program (a week is divided into two intervals dH and dL); No. 5) a mixed program (joint implementation of daily and weekly programs).

4) Температурный гистерезис для регулирования мощностью трех электрокотлов F11, F12, F13, F21, F22, F23, F31, F32, F33 (0-9°C).4) Temperature hysteresis for power control of three electric boilers F11, F12, F13, F21, F22, F23, F31, F32, F33 (0-9 ° C).

Для каждого из трех электрокотлов для регулирования по току и для проверки относительной проводимости теплоносителя имеются четыре параметра:There are four parameters for each of the three electric boilers for current control and for checking the relative conductivity of the coolant:

1) Предельно допустимые, максимальные и минимальные токовые уставки трех электрокотлов А11, А12, А13, А21, А22, А23, А31, А32, А33 (0-40 Ампер).1) The maximum permissible, maximum and minimum current settings of the three electric boilers A11, A12, A13, A21, A22, A23, A31, A32, A33 (0-40 Amps).

2) Пороговое значение относительной проводимости С (0,5-0,95).2) The threshold value of the relative conductivity C (0.5-0.95).

Временные параметры таймера-часов реального времени следующие:The time parameters of the real-time timer-clock are as follows:

1) Текущее время, часы (0-23).1) Current time, hours (0-23).

2) Текущее время, минуты (0-59).2) Current time, minutes (0-59).

3) Текущий день недели dC - от английского слова day Current (1-7).3) The current day of the week dC - from the English word day Current (1-7).

4) Время начала работы основной уставки, часы hH (0-23).4) The start time of the main setting, hours hH (0-23).

5) Время начала работы дополнительной уставки, часы hL (0-23).5) Start time of the additional setpoint, hours hL (0-23).

6) День начала работы основной уставки dH (1-7).6) The day the main setpoint dH (1-7) starts.

4) День начала работы дополнительной уставки dL (1-7).4) The day the commencement of operation of the additional setpoint dL (1-7).

В качестве ключа управления насосом 12 и блоков управления электрокотлов 14, 16, 18 могут быть использованы оптронные семисторы фирмы Motorola, твердотельные реле на соответствующие номинальные мощности насоса и электрокотлов. Таймер-часы реального времени 24 выполнены на микросхеме DS1302 фирмы Maxim/Dallas Semiconductors, а в качестве источника питания таймера используется литиевая батарейка CR1220 фирмы GP. В качестве GSM модема 25 используется радиомодем МС35 Terminal фирмы SIEMENS со схемой последовательного интерфейса (RS232) на микросхеме МАХ232. МикроЭВМ 1 управляет GSM модемом с помощью АТ-команд. SMS-сообщения передаются в стандартном PDU-формате. Электроды датчика 22 уровня и относительной проводимости теплоносителя подключены через модуль 23 сопряжения со входом микроЭВМ. Модуль сопряжения 23 содержит генератор, формирующий переменное напряжение (для исключения электролиза теплоносителя), подаваемое на один электрод датчика, а снимаемое со второго электрода напряжение в модуле сопряжения 23 выпрямляется и преобразуется в АЦП в цифровой код, который через последовательный интерфейс с оптронной развязкой передается в микроЭВМ 1.As a key for controlling the pump 12 and control units for electric boilers 14, 16, 18, Motorola optocouplers and solid-state relays for the corresponding rated power of the pump and electric boilers can be used. The real-time 24-hour timer is based on a Maxim / Dallas Semiconductors DS1302 chip, and GP lithium CR1220 is used as a timer power supply. As a GSM modem 25, a MC35 Terminal radio modem from SIEMENS is used with a serial interface circuit (RS232) on a MAX232 chip. Microcomputer 1 controls a GSM modem using AT commands. SMS messages are transmitted in standard PDU format. The electrodes of the sensor 22 level and relative conductivity of the coolant are connected through the module 23 of the interface with the input of the microcomputer. The interface module 23 contains a generator that generates an alternating voltage (to exclude electrolysis of the coolant) supplied to one sensor electrode, and the voltage removed from the second electrode in the interface module 23 is rectified and converted into an ADC into a digital code, which is transmitted through a serial interface with optocoupler isolation to microcomputer 1.

Как уже отмечалось, кроме управления по току насосом 13 на начальном этапе процесса отопления для быстрого "разогрева" теплоносителя в отопительной системе, измерение тока каждого электрокотла (секции или электродов электронагревателей) производится для оценки энергозатрат на отопление. Для этого программно реализованы в микроЭВМ счетчики часов работы каждого электрокотла (секции электронагревателей) во включенном состоянии как в ночное время (с 23:00 до 7:00), так и в остальное время суток, значения которых умножаются на измеренные соответствующие токи потребления каждой секцией нагревателей, и после умножения на величину рабочего напряжения сети эти данные заносятся в память микроЭВМ с возможностью вывода на дисплей. Для оценки энергозатрат на отопление необходимо в начале месяца зафиксировать соответствующие трехзначные показания, выводимые на индикатор, через месяц снять новые показания, из которых вычесть соответствующие предыдущие значения, разность и даст потраченные киловатт-часы на отопление в ночное время и в остальное время суток каждым электрокотлом. Если применяется двухтарифный учет электроэнергии, то показания для ночного времени соответствуют тарифу, который в 4 раза дешевле, а значит и затраты на отопление будут заметно ниже.As already noted, in addition to the current control of the pump 13 at the initial stage of the heating process for quick "heating" of the coolant in the heating system, the current measurement of each electric boiler (section or electrode of electric heaters) is made to estimate the energy consumption for heating. For this purpose, the counters of the hours of operation of each electric boiler (section of electric heaters) in the on state both at night (from 23:00 to 7:00) and during the rest of the day, the values of which are multiplied by the measured corresponding currents of consumption by each section, are implemented in a microcomputer heaters, and after multiplying by the value of the operating voltage of the network, these data are entered into the memory of the microcomputer with the possibility of display. To estimate the energy consumption for heating, it is necessary to fix the corresponding three-digit readings displayed on the indicator at the beginning of the month, take a new reading a month later, from which to subtract the corresponding previous values, the difference will give the spent kilowatt hours for heating at night and the rest of the day with each electric boiler . If two-tariff electricity metering is used, then the readings for night time correspond to a tariff that is 4 times cheaper, which means that heating costs will be noticeably lower.

Блок аварийной сигнализации 20 со светодиодной сигнализацией дополнен передачей SMS сообщений с помощью GSM модема 25, подключаемого через схему последовательного интерфейса к микроЭВМ. Кроме тревожных сообщений об отключении сети, превышении максимально допустимой температуры на выходе котла или достижении минимально допустимой температуры в помещении с помощью GSM модема, возможно дистанционное регулирование температуры в системе отопления. Для этого с сотового телефона, номер которого занесен в телефонную книгу или SIM карту модема, вначале передается SMS "Т1=?". В ответ через GSM модем передается сообщение, например, "Т1=+25", т.е. это температура воздуха в помещении равна 25 градусам Цельсия. Если необходимо изменить температурную уставку, передается SMS "H1=20", в ответ принимается SMS "H1ОK20" как подтверждение измененной температурной уставки H1. После этого отопительная система отрабатывает откорректированную дистанционно новую температурную уставку по воздуху в помещении. Также можно корректировать и другие параметры.The alarm unit 20 with LED alarm is supplemented by the transmission of SMS messages using a GSM modem 25 connected via a serial interface circuit to a microcomputer. In addition to alarm messages about the network disconnecting, exceeding the maximum allowable temperature at the boiler output or reaching the minimum allowable room temperature using a GSM modem, remote temperature control in the heating system is possible. To do this, from the cell phone, whose number is listed in the phone book or the SIM card of the modem, the SMS "T1 =?" Is first transmitted. In response, a message is transmitted via the GSM modem, for example, "T1 = + 25", i.e. this indoor temperature is 25 degrees Celsius. If it is necessary to change the temperature setting, SMS "H1 = 20" is sent, the SMS "H1ОK20" is received in response as confirmation of the changed temperature setting H1. After that, the heating system fulfills the remotely adjusted new temperature setpoint for indoor air. You can also adjust other parameters.

Работу устройства, реализующего предлагаемый способ, удобно рассмотреть на конкретном следующем примере. На фиг.3 изображена схема устройства с использованием трех секций электронагревателей в виде трех однофазных электродных котлов, каждый из которых имеет, например, мощность 3 кВт, включенных по параллельной схеме (входные патрубки котлов объединены, также объединены и выходные патрубки), и суммарная электрическая мощность которых соответствует заданной 9кВт.The operation of the device that implements the proposed method, it is convenient to consider the following specific example. Figure 3 shows a diagram of a device using three sections of electric heaters in the form of three single-phase electrode boilers, each of which, for example, has a power of 3 kW, connected in a parallel circuit (boiler input pipes are combined, output pipes are also combined), and the total electric whose power corresponds to a given 9kW.

После включения блока питания на микроЭВМ подается питающее напряжение. Происходит инициализация управляющей программы, считывание параметров, сохраненных в энергонезависимой памяти микроЭВМ. Затем опрашиваются все датчики температуры, датчик уровня и относительной проводимости теплоносителя и датчики тока, схема часов реального времени и GSM модем. Измеряется датчиком уровня и относительной проводимости соответствующее значение. Если относительная проводимость в норме (то есть не равно 0 и не больше параметра С), то измеренная температура на входе электронагревателей сравнивается с соответствующей температурной уставкой (то есть Н2 или L2 с учетом времени суток и дней недели), если температура ниже заданного значения уставки, то включаются все три секции обогревателей (три электрокотла). В микроЭВМ постоянно осуществляется мониторинг относительной проводимости теплоносителя и потребляемых токов, и, если при нагреве оказывается, что проводимость теплоносителя выше пороговой С или ток потребления в какой-либо из нагревательных секций выше предельно допустимого (А11, или А21, или А31), нагрев выключается и микроЭВМ сигнализирует с помощью блока аварийной сигнализации и через GSM модем о критической ситуации для ее устранения. Следует заметить, что измерение относительной проводимости теплоносителя производится с достаточно большой постоянной времени, для того чтобы интегрально оценивать качество теплоносителя и изменение его свойств от температуры и от времени, в то же время измерение потребляемых токов секциями обогревателей производится практически мгновенно (единицы миллисекунд) и позволяет исключить превышение предварительно введенных в микроЭВМ максимально допустимых значений потребляемого тока A11, A21, А31, предохраняя электродные котлы и силовые цепи от разрушения. Электродные котлы, применяемые для отопительных целей, имеют мощности от 3 до 25 кВт и рабочий объем менее 4 литров, поэтому время разогрева жидкости без циркуляции в электрокотлах до температуры, при которой электрокотлы достигают номинальную мощность (контроль осуществляется по величине потребляемого тока), при первом включении равен нескольким минутам. Когда наибольший из потребляемых электрокотлами ток сравняется с максимальным (А12, или А22, или A32), включается насос, который впрыскивает в рабочий объем котлов порцию холодной жидкости, что приводит к снижению мощности электрокотлов (снижается температура жидкости в рабочем объеме, и, следовательно, уменьшается и ее проводимость). Уменьшение наибольшего из потребляемых электрокотлами тока ниже заданного минимального значения (А13, или А23, или А33) формирует сигнал отключения насоса. Затем цикл регулирования мощности котлов по току повторяется (см. фиг.4). Благодаря использованию отбора наибольших токов разных секций происходит быстрое перемешивание потоков теплоносителя в секциях и быстрое достижение заданной температуры на входе нагревателей. После достижения заданной температурной уставки и положительного гистерезиса на входе электронагревателей их выключают и на временной интервал в несколько десятков секунд включают и выключают насос. Затем производится контроль снижения температуры на входе котлов, и, если эта температура упала ниже температурной уставки минус первый гистерезис (например, 3 градуса),сначала включится насос и через несколько секунд включится только один электрокотел. Если же мощности одного котла не хватит разогреть теплоноситель или воздух до требуемой температуры и температура упадет ниже температурной уставки минус второй гистерезис (например, 6 градусов),включится и второй электрокотел. В цикле регулирования будут участвовать два котла. При дальнейшем снижении температуры, например, еще на три градуса может включиться третий котел. При выключении котлов в цикле регулирования с задержкой в несколько десятков секунд выключается насос. За счет того, что анализируется изменение потребляемого тока каждой секцией обогревателей, т.е. контролируется средняя мощность теплоустановки и для 33%, и для 66%, и для 99% от максимальной при достижении требуемой температуры теплоносителя или воздуха в помещении, обеспечивается выбор оптимальной средней мощности отопительной системы с использованием минимального числа электрокотлов с учетом реальных условий отопления, в том числе и климатических, для конкретного отопительного сезона.After the power supply is turned on, the power supply is supplied to the microcomputer. The control program initializes and reads the parameters stored in the non-volatile memory of the microcomputer. Then, all temperature sensors, a level and relative conductivity sensor and current sensors, a real-time clock circuit and a GSM modem are interrogated. Measured by a level sensor and relative conductivity corresponding value. If the relative conductivity is normal (i.e., not equal to 0 and not more than parameter C), then the measured temperature at the input of electric heaters is compared with the corresponding temperature setpoint (i.e. Н2 or L2 taking into account the time of day and days of the week), if the temperature is lower than the set value of the setpoint , then all three sections of the heaters (three electric boilers) are turned on. In the microcomputer, the relative conductivity of the coolant and the consumed currents are constantly monitored, and if during heating it turns out that the conductivity of the coolant is higher than threshold C or the consumption current in any of the heating sections is above the maximum allowable (A11, or A21, or A31), the heating is turned off and the microcomputer signals through a GSM alarm modem about a critical situation to eliminate it. It should be noted that the measurement of the relative conductivity of the coolant is made with a sufficiently large time constant in order to integrally evaluate the quality of the coolant and the change in its properties as a function of temperature and time, while at the same time, the current consumption by the heater sections is measured almost instantly (units of milliseconds) and allows to exclude the excess of the maximum allowable current consumption values A11, A21, A31 previously entered into the microcomputer, protecting electrode boilers and power circuits pi from destruction. Electrode boilers used for heating purposes have capacities from 3 to 25 kW and a working volume of less than 4 liters, therefore the time for heating the liquid without circulation in the electric boilers to the temperature at which the electric boilers reach their rated power (control is carried out by the amount of current consumed), at the first inclusion is equal to several minutes. When the largest current consumed by electric boilers is equal to the maximum (A12, or A22, or A32), the pump is turned on, which injects a portion of cold liquid into the boiler’s working volume, which reduces the power of electric boilers (the temperature of the liquid in the working volume decreases, and therefore its conductivity also decreases). Reducing the largest current consumed by electric boilers below a predetermined minimum value (A13, or A23, or A33) generates a pump shutdown signal. Then the cycle of regulating the power of the boilers current repeats (see figure 4). Thanks to the use of the selection of the largest currents of different sections, the coolant flows in the sections are rapidly mixed and the set temperature at the inlet of the heaters is quickly reached. After reaching the set temperature and positive hysteresis at the input of electric heaters, they are turned off and the pump is turned on and off for a time interval of several tens of seconds. Then, a decrease in the temperature at the inlet of the boilers is controlled, and if this temperature drops below the temperature setting minus the first hysteresis (for example, 3 degrees), the pump will turn on first and only one electric boiler will turn on after a few seconds. If the power of one boiler is not enough to warm the coolant or air to the required temperature and the temperature drops below the temperature setting minus the second hysteresis (for example, 6 degrees), the second electric boiler will turn on. Two boilers will participate in the control cycle. With a further decrease in temperature, for example, another three degrees, the third boiler may turn on. When the boilers are turned off in the control cycle with a delay of several tens of seconds, the pump turns off. Due to the fact that we analyze the change in current consumption by each section of heaters, i.e. the average power of the heating system is controlled for 33%, and 66%, and 99% of the maximum when the required temperature of the coolant or air in the room is reached, the optimal average power of the heating system is selected using the minimum number of electric boilers, taking into account real heating conditions, including number and climatic, for a specific heating season.

На фиг.4 показано схематично, как меняется температура на входе электронагревателей на начальной этапе быстрого разогрева теплоносителя, когда производится включение и выключение насоса в зависимости от наибольшего тока электрокотлов. При достижении температуры на входе электрокотлов равной H2+F23 (Н2 - это температурная уставка на входе котла с привязкой ко времени суток hH или дню недели dH, F23 - положительный гистерезис), все электрокотлы выключают и на временной интервал в несколько десятков секунд включают и выключают насос, а при снижении температуры ниже H2-F21 (F21 - первый отрицательный гистерезис для первого электрокотла) сначала включают насос и через несколько секунд включают первый электрокотел, однако его мощности не хватает для достижения требуемой температуры H2+F21. Температура продолжает снижаться и достигает значения H2-F22, при этом включают второй электрокотел, который вместе с первым электрокотлом способствует достижению температуры H2+F22. Эти два электрокотла отключаются, и с задержкой в несколько десятков секунд выключают насос, и процесс регулирования повторяется до времени hL или до дня недели dL, когда текущая температура сравнивается с другой температурной уставкой L2, более низкой (энергосберегающей, включенной по программе от таймера), отработка которой возможна только включением и выключением одного электрокотла, мощностью в три раза меньшей мощности всей отопительной системы. Переход к энергосберегающему режиму отопления может осуществляться как по температуре теплоносителя на входе (по уставкам Н2, L2 и гистерезисам F21, F22, F23) или выходе электрокотлов (по уставкам Н3, L3 и гистерезисам F31, F32, F33), так и по температуре воздуха в помещении (по уставкам H1, L1 и гистерезисам F11, F12, F13), в зависимости от выбранных параметров при этом отрабатываются оптимальные значения мощности электрокотлов, с использованием их минимального числа.Figure 4 shows schematically how the temperature at the inlet of electric heaters changes at the initial stage of rapid heating of the coolant when the pump is turned on and off depending on the maximum current of electric boilers. When the temperature at the inlet of the electric boilers is equal to H2 + F23 (H2 is the temperature setting at the boiler inlet with reference to the time of day hH or day of the week dH, F23 is the positive hysteresis), all electric boilers turn off and on and off for a time interval of several tens of seconds pump, and when the temperature drops below H2-F21 (F21 is the first negative hysteresis for the first electric boiler), first turn on the pump and after a few seconds turn on the first electric boiler, however, its capacity is not enough to reach the required temperature H2 + F21. The temperature continues to decrease and reaches the value of H2-F22, while turning on the second electric boiler, which, together with the first electric boiler, helps to achieve the temperature H2 + F22. These two electric boilers turn off and turn off the pump with a delay of several tens of seconds, and the control process is repeated until the time hL or until the day of the week dL, when the current temperature is compared with another temperature setpoint L2, lower (energy-saving, included in the program from the timer), development of which is possible only by turning on and off one electric boiler, with a capacity three times less than the power of the entire heating system. The transition to an energy-saving heating mode can be carried out both by the temperature of the coolant at the inlet (according to the settings H2, L2 and hysteresis F21, F22, F23) or the output of electric boilers (according to the settings H3, L3 and hysteresis F31, F32, F33), and by air temperature in the room (according to the settings H1, L1 and hysteresis F11, F12, F13), depending on the selected parameters, the optimum power values of electric boilers are worked out using their minimum number.

На фиг.5 приводится пример реализации упрощенного варианта предложенного устройства, когда производится управление мощностью только одного электродного котла, а три секции электронагревателей - это три электрода трехфазного котла.Figure 5 shows an example implementation of a simplified version of the proposed device, when the power is controlled only one electrode boiler, and three sections of electric heaters are three electrodes of a three-phase boiler.

Проведенные измерения показали, что использование отопительной системы с секциями электрообогревателей позволяет не только более быстро выходить на заданную температуру теплоносителя, но и обеспечивает при этом высокую экономичность и надежность в эксплуатации отопительной системы. Особенно эффективно использование секционированного регулирования мощностью электронагревателей, когда требуются повышенные мощности электрических котлов. Например, для большого здания требуется мощность электрического котла 75 кВт, в то время как максимальная мощность выпускаемых, например, электродных котлов обычно не превышает 25 кВт. Включение трех котлов и управление ими в энергосберегающем режиме в соответствии с предлагаемым способом обеспечит как повышенную требуемую мощность электроотопительной системы, так и экономию затрат на отопление. Именно такой подход был использован при экспериментальной проверке опытного образца устройства, реализующего предлагаемый способ в системе отопления подмосковной гостиницы спортивного аэроклуба на Новорязанском шоссе. Здесь также использовалось наращивание мощности отопительной системы за счет секций электронагревателей - трехфазных котлов на 25 кВт. Эксплуатация этой отопительной системы в течение года подтвердила более ее высокую эффективность по сравнению с раннее эксплуатируемой системой отопления.The measurements showed that the use of a heating system with sections of electric heaters allows not only to more quickly reach the set temperature of the coolant, but also provides high efficiency and reliability in operation of the heating system. Particularly effective is the use of partitioned power control of electric heaters when increased power of electric boilers is required. For example, for a large building, the power of an electric boiler is 75 kW, while the maximum power of produced, for example, electrode boilers usually does not exceed 25 kW. The inclusion of three boilers and their management in an energy-saving mode in accordance with the proposed method will provide both the increased required power of the electric heating system, as well as saving heating costs. It was this approach that was used in experimental verification of a prototype device that implements the proposed method in the heating system of a sports club near the Moscow hotel on Novoryazanskoye Shosse. It also used to increase the capacity of the heating system due to sections of electric heaters - three-phase boilers for 25 kW. The operation of this heating system during the year confirmed its higher efficiency compared to the earlier operated heating system.

Источники информацииInformation sources

1. Техническое описание электроотопительных котлов "РусНИТ-230;236;245" ЗАО "РУСНИТ", г.Рязань, пр.Шабулина, 2а. Тел.36-01-49. на сайте www.rusnit.ru1. Technical description of electric heating boilers "RusNIT-230; 236; 245" CJSC "RUSNIT", Ryazan, ave. Shabulina, 2a. Tel. 36-01-49. on the website www.rusnit.ru

2. Способ регулирования мощностью электродного котла. Патент US №3978313, НКИ 392-315, 1976.2. The method of controlling the power of the electrode boiler. US patent No. 3978313, NKI 392-315, 1976.

3. Способ повышения эффективности работы электрического котла и устройство для его реализации. Патент РФ №2256302 С1, класс Н05В 3/60, Н05В 1/02, 2005.3. A way to increase the efficiency of the electric boiler and a device for its implementation. RF patent №2256302 C1, class Н05В 3/60, Н05В 1/02, 2005.

4. Котел электродный водогрейный "Beril-3". Руководство по эксплуатации. Фирма "ГАЛАН ПЛЮС ", Москва, Партийный пер.1, на сайте www.galan.ru.4. Boiler electrode water-heating "Beril-3". Manual. GALAN PLUS firm, Party Lane 1, Moscow, at www.galan.ru.

Claims (9)

1. Способ регулировки мощности электроотопительной системы, включающей получение информации с датчиков температуры теплоносителя на входе и выходе электронагревателей и температуры воздуха в помещении, ее обработку и выдачу управляющих команд, отличающийся тем, что по величине наибольшего тока одной из секций электронагревателей превышающего максимальное заданное значение выдают управляющую команду для включения насоса, осуществляют охлаждение теплоносителя и по величине наибольшего тока одной из секций электронагревателей ниже минимального заданного значения выдают управляющую команду для выключения насоса и осуществляют разогрев теплоносителя, данный цикл повторяют до достижения температуры теплоносителя на входе электронагревателей заданной температурной установки и положительного температурного гистерезиса, после чего выдают команду на выключение всех секций нагревателей, и на временной интервал в несколько десятков секунд включают и выключают насос и далее осуществляют выдачу команд для управления секциями электронагревателей с разными отрицательными гистерезисами в соответствии с обработкой информации от упомянутых датчиков температуры и поддерживают заданную температуру, используя минимальное число секций электронагревателей, показания токов которых и время во включенном состоянии снимают и анализируют, при этом насос включают за несколько секунд до включения секции электронагревателей и выключают с задержкой на несколько десятков секунд после выключения секций электронагревателей.1. A method of adjusting the power of an electric heating system, including obtaining information from sensors of the temperature of the coolant at the inlet and outlet of electric heaters and air temperature in the room, its processing and issuing control commands, characterized in that the largest current of one of the sections of electric heaters exceeding the maximum specified value is issued a control command to turn on the pump; the coolant is cooled and the largest current of one of the sections of electric heaters is lower than m the minimum setpoint, give a control command to turn off the pump and heat up the coolant, repeat this cycle until the coolant temperature at the inlet of the electric heaters of the set temperature setting and a positive temperature hysteresis is reached, after which a command is issued to turn off all sections of the heaters, and for a time interval of several tens of seconds turn the pump on and off and then issue commands to control sections of electric heaters with different negative hysteresis in accordance with the processing of information from the aforementioned temperature sensors and maintain the set temperature using the minimum number of sections of electric heaters, the current readings of which and the time in the on state are taken and analyzed, while the pump is turned on a few seconds before the electric heaters section is turned on and off with a delay of several tens of seconds after turning off the sections of electric heaters. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что максимальное заданное значение потребляемого тока каждой секцией электронагревателей не превышает тока соответствующего номинальной мощности секции.2. The method according to claim 1, characterized in that the maximum specified value of the consumed current by each section of electric heaters does not exceed the current of the corresponding rated power of the section. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что максимальное заданное значение потребляемого тока каждой секцией электронагревателей не превышает максимально допустимого значения.3. The method according to claim 1, characterized in that the maximum specified value of the consumed current by each section of electric heaters does not exceed the maximum allowable value. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданные значения температурных установок для теплоносителя на входе и выходе электронагревателей и для воздуха в помещении имеют по два значения.4. The method according to claim 1, characterized in that the set values of the temperature settings for the coolant at the inlet and outlet of electric heaters and for indoor air have two values. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданные значения температурных установок на входе и выходе электронагревателей и для воздуха в помещении оперативно изменяют по дистанционному каналу связи.5. The method according to claim 1, characterized in that the set values of temperature settings at the inlet and outlet of electric heaters and for indoor air are quickly changed via a remote communication channel. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед включением электронагревателей измеряют относительную проводимость теплоносителя.6. The method according to claim 1, characterized in that before turning on the electric heaters measure the relative conductivity of the coolant. 7. Устройство для реализации способа, включающее микроЭВМ с модулем индикации и ввода параметров, электрокотел, датчики температуры на входе и выходе электрокотла, датчик температуры воздуха в помещении, датчик тока, блок согласования, блок управления электрокотлом, блок аварийной сигнализации, блок питания, дополнительно содержит два датчика тока, два блока согласования, датчик уровня и относительной проводимости теплоносителя, модуль сопряжения, два электрокотла, два блока управления электрокотлами, насос, ключ управления насосом, который включается, когда наибольший из потребляемых ток сравняется с максимальным, таймер, выход которого подключен ко входу микроЭВМ, датчики тока и датчик уровня и относительной проводимости теплоносителя подключены к микроЭВМ соответственно через блоки согласования и модуль сопряжения, причем выходы микроЭВМ, подключены через блоки управления к электрокотлам, при этом питающее напряжение на микроЭВМ подается после включения блока питания.7. A device for implementing the method, including a microcomputer with a display and parameter input module, an electric boiler, temperature sensors at the inlet and outlet of an electric boiler, a room temperature sensor, a current sensor, a matching unit, an electric boiler control unit, an emergency alarm unit, a power supply, additionally contains two current sensors, two matching units, level and relative conductivity sensor, interface module, two electric boilers, two electric boiler control units, pump, pump control key, cat The second one turns on when the largest of the consumed current is equal to the maximum, the timer whose output is connected to the input of the microcomputer, the current sensors and the sensor of the level and relative conductivity of the coolant are connected to the microcomputer through matching blocks and the interface module, and the microcomputer outputs are connected via control units to electric boilers, while the supply voltage to the microcomputer is supplied after turning on the power supply. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что дистанционный ввод-вывод параметров осуществляют через GSM модем.8. The device according to claim 7, characterized in that the remote input-output parameters are carried out via a GSM modem. 9. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что оно содержит блок аварийной сигнализации, при этом микроЭВМ с помощью блока аварийной сигнализации через GSM модем сигнализирует о критической ситуации, если при нагреве оказывается, что проводимость теплоносителя или ток в какой-либо из нагревательных секций выше предельно допустимых значений.9. The device according to claim 6 or 7, characterized in that it contains an alarm block, while the microcomputer, using the alarm block through a GSM modem, signals a critical situation if, during heating, it turns out that the coolant conductivity or current in any from heating sections above the maximum permissible values.
RU2005130643/09A 2005-10-04 2005-10-04 Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method RU2308823C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005130643/09A RU2308823C2 (en) 2005-10-04 2005-10-04 Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005130643/09A RU2308823C2 (en) 2005-10-04 2005-10-04 Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005130643A RU2005130643A (en) 2007-04-10
RU2308823C2 true RU2308823C2 (en) 2007-10-20

Family

ID=38000066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005130643/09A RU2308823C2 (en) 2005-10-04 2005-10-04 Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2308823C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2484366C2 (en) * 2008-02-11 2013-06-10 Майкрохит Текнолоджиз Пти Лтд Fast segmented heating of fluid medium
RU203049U1 (en) * 2020-11-09 2021-03-19 Илья Александрович Манеев Automated electrode boiler
RU2763153C1 (en) * 2019-01-04 2021-12-27 Хайер Смарт Хоум Ко., Лтд. Electromagnetic wave generation system and heating device with electromagnetic wave generation system
RU2769280C1 (en) * 2019-01-04 2022-03-30 Хайер Смарт Хоум Ко., Лтд. System for generating electromagnetic waves and a heating device with a system for generating electromagnetic waves

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2484366C2 (en) * 2008-02-11 2013-06-10 Майкрохит Текнолоджиз Пти Лтд Fast segmented heating of fluid medium
RU2763153C1 (en) * 2019-01-04 2021-12-27 Хайер Смарт Хоум Ко., Лтд. Electromagnetic wave generation system and heating device with electromagnetic wave generation system
RU2769280C1 (en) * 2019-01-04 2022-03-30 Хайер Смарт Хоум Ко., Лтд. System for generating electromagnetic waves and a heating device with a system for generating electromagnetic waves
US11889610B2 (en) 2019-01-04 2024-01-30 Haier Smart Home Co., Ltd. Electromagnetic wave generating system and heating device with electromagnetic wave generating system
RU203049U1 (en) * 2020-11-09 2021-03-19 Илья Александрович Манеев Automated electrode boiler

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005130643A (en) 2007-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102235754B (en) Constant-temperature water outlet control device and method
CN104832971A (en) Electrical heating system and electrical heating method based on solar energy and electrical energy
RU2308823C2 (en) Method for controlling power of electric heating system and device for realization of said method
CN103345230B (en) Response apparatus and the response method of pluggable control module is possessed based on demand response
CN103629736A (en) Intelligent remote wireless temperature control and metering system
CN201368595Y (en) Automatic switching control circuit for electric water boiler
CN103034222A (en) Integration-monitoring integrated construction energy saving electrical system
CN102055236B (en) Intelligent power supply management system and method
CN204629656U (en) A kind of heating installation with solar energy and electric energy energy mix
US11713887B2 (en) Heating device
CN201463116U (en) Thermal control system device
CN109433287A (en) A kind of cooling water tank with heat preservation temperature controlling function
CN105318393A (en) Intelligent heat-supply system based on indoor temperature
CN108508947A (en) A kind of intelligent switchboard system dehumidification heater
CN203687187U (en) Heat-supply energy-saving automatic-control device
CN105135511A (en) Solar-heating-plate-based heating system
CN214331674U (en) Structure of instant heating type water purification faucet
CN201259267Y (en) Automatic constant temperature water supply installation
CN209558482U (en) A kind of electromagnetic induction heating stove
CN209484719U (en) A kind of hot water supply intelligence control system based on living area
CN106766189A (en) A kind of long-range indoor fuel gas hot water control method based on Internet of Things
CN208704176U (en) The energy-saving control system of water heater and its energy-saving gas heater
CN207778803U (en) A kind of Full automatic heat conductive oil electric boiler control device
CN205191693U (en) Intelligence heating system based on indoor temperature
US20210231348A1 (en) Solar water heating system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101005