RU2642038C1 - Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) - Google Patents
Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642038C1 RU2642038C1 RU2016140418A RU2016140418A RU2642038C1 RU 2642038 C1 RU2642038 C1 RU 2642038C1 RU 2016140418 A RU2016140418 A RU 2016140418A RU 2016140418 A RU2016140418 A RU 2016140418A RU 2642038 C1 RU2642038 C1 RU 2642038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating
- coolant
- temperature
- heat
- building
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 325
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 123
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012550 audit Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000009958 sewing Methods 0.000 claims 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 102220638341 Spartin_F24D_mutation Human genes 0.000 description 5
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D3/00—Hot-water central heating systems
- F24D3/02—Hot-water central heating systems with forced circulation, e.g. by pumps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/20—Solar thermal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/17—District heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплоснабжению, а именно к регулированию процесса отопления здания и к схемам узлов отопления тепловых пунктов, обеспечивающих данное регулирование. Способ регулирования отопления здания, характеризующийся подачей теплоносителя в систему отопления и его регулированием автоматизированным узлом управления путем открытия и закрытия регулирующего клапана(ов), и/или изменением напорной характеристики установленного насоса(ов) путем работы его регулятора(ов), и/или изменением количества работающих насосов в узле подготовки теплоносителя, отличающийся тем, что с помощью автоматизированного узла управления отоплением регулируют температуру подаваемого и/или обратного теплоносителя и/или его расход по уравнению регулирования отопления, выраженному формулой
где τсо1(2)≡τо3(2) - определяемая датчиками температура теплоносителя, знак "±" в формуле следует использовать как «+» для подаваемого теплоносителя и «-» для обратного теплоносителя; Gco - расход теплоносителя, определяемый датчиком или иным способом; 
tн - поддерживаемая регулированием заданная средняя температура внутреннего воздуха в здании и текущая температура наружного воздуха, соответственно; а также задаваемые или определяемые при проектировании или при энергоаудите здания и его системы отопления или иным способом величины: θ', Δt', 
- параметры расчетного (проектного) режима работы системы отопления: охлаждение теплоносителя, температурный напор, теплоемкость и теоретическая отопительная тепловая нагрузка, соответственно; а также n, p, kco, fco - характеристики отопительных приборов и системы отопления: показатели степени нелинейности теплопередачи от температурного напора и расхода, коэффициенты относительной теплопередачи и относительной площади системы, соответственно; qo, Vн, a - характеристики здания: удельная отопительная характеристика, зависящая от его теплозащиты, объем здания, поправочный коэффициент, соответственно; и, кроме того, определяемые или вычисляемые на основе сигналов датчиков и/или ручного и/или программного задания или иным способом величины, характеризующие режим отопления: 
- текущая средняя теплоемкость теплоносителя; Qтв - мощность внутренних тепловыделений; μ, Qинс - параметры внешней среды: коэффициент инфильтрации и тепловая мощность солнечной инсоляции. Техническим результатом изобретения является уменьшение затрат тепловой и гидравлической (механической) энергии на отопление и повышение качества процесса отопления, т.е. точности поддержания постоянной температуры внутреннего воздуха. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Изобретение относится к теплоснабжению, а именно к регулированию процесса отопления зданий и к схемам узлов отопления тепловых пунктов обеспечивающих данное регулирование [F24D 10/00].
Отопление - технологический процесс теплоснабжения здания, который должен за счет получения тепловой энергии от теплоносителя обеспечивать в течение отопительного периода поддержание в отапливаемых помещениях постоянной заданной температуры воздуха не ниже значения нормативной (расчетной внутренней) температуры, определяемой Правилами предоставления коммунальных услуг гражданам [1], а также СП Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха [2].
Подключение системы отопления здания к внешней сети или к источнику тепловой энергии может быть зависимым - с поступлением теплоносителя в систему отопления, а также независимым - с поступлением теплоносителя извне (от источника или сети) в подогреватель отопления [3], в котором нагревается теплоноситель системы отопления. Зависимое подключение, в свою очередь может быть непосредственное (с подачей внешнего теплоносителя прямо в отопительные приборы) или с элеваторным или насосным узлом смешивания (с подмешивающим насосом на перемычке или с циркуляционным насосом на трубопроводе системы отопления) [3].
Известно устройство для регулирования расхода тепла на отопление в системах теплоснабжения (патент RU 2485407, МПК F24D 3/00, 2011 г.), содержащее подающий и обратный трубопроводы, перемычку между ними с насосом смешения, регулятор расхода тепла на отопление с датчиками температуры воды на отопление и температуры наружного воздуха и регулирующий клапан с приводом на подающем трубопроводе, причем и регулирующий клапан и насос смешения имеют приводы с регуляторами скорости вращения в виде порошковых электромагнитных муфт, соединенных электрически, соответственно, с регистраторами температуры наружного воздуха и температуры воды на отопление, входящими в регулятор расхода тепла на отопление. Данное устройство позволяет снизить энергозатраты на привод насоса смешения за счет исключения регулирующего клапана на перемычке, а также повысить надежность.
Отличием данного устройства от предлагаемого является отсутствие учета множества влияющих на отопление величин, а также использование для регулирования отопления нормативного температурного графика, при котором температура внутреннего воздуха в помещениях здания завышена от нормативной (расчетной) при температурах наружного воздуха выше расчетной отопительной. Данное отличие вызывает избыточный расход тепловой энергии на отопление и снижает качество отопления, т.е. точность поддержания внутренней температуры.
Известен автоматизированный тепловой пункт системы отопления (патент RU 2300709, МПК F24D 3/08, F24D 19/10, 2005 г.) содержащий подающий трубопровод тепловой сети с установленным на нем регулятором расхода; подающий и обратный трубопроводы системы отопления; насос смешивания на перемычке между ними, который подключен через частотный преобразователь; регулятор отопления, входы которого соединены с датчиками температур подаваемой и обратной воды системы отопления, температур наружного и внутреннего воздуха, а выходы соединены со входом привода регулятора расхода и входом частотного преобразователя. Данный тепловой пункт позволяет экономить электроэнергию на привод насоса смешивания и повысить срок службы и надежность благодаря исключению регулирующего трехходового клапана.
В отличие от предлагаемого, в данном решении имеется датчик температуры внутреннего воздуха в некотором (модельном) помещении здания, что требует соответствия теплового баланса этого помещения тепловому балансу здания для любого режима отопления, т.е. соотношение приходящих в помещение тепловых потоков (от системы отопления помещения, внутренние тепловыделения и солнечная инсоляция) и уходящих потоков (потери теплопередачей и затраты тепла на инфильтрацию) должно соответствовать соотношению данных потоков (тепловому балансу) для здания. В этом случае температура воздуха в помещении будет соответствовать средней температуре воздуха в здании. Указанное условие сложно выполнимо и датчики температуры внутреннего воздуха редко применяются. Кроме того, в решении отсутствует учет множества влияющих на отопление и динамически изменяющихся величин.
В известном решении, выбранном в качестве прототипа (патент RU 2473014, МПК F24D 3/00, 2011 г.) предлагается способ регулирования отпуска тепла в однотрубной системы теплоснабжения (отопления), в котором система отопления имеет отопительные приборы с термостатическими клапанами и с замыкающими участками (байпасами), а регулирование отпуска тепла выполняется изменением температуры подаваемого в систему отопления теплоносителя в зависимости от внешних параметров (наружной температуры и т.д.), а также изменением расхода через отдельные стояки и, соответственно, через систему отопления за счет работы установленных на выходящих участках стояков регуляторов расхода в зависимости от внутренней уставки (настройки) температуры данных регуляторов или уставки заданного (постоянного) расхода через них, и как вариант, управления ими по сигналам внешнего электронного регулятора (устройства). Данное решение позволяет эффективно управлять теплопотреблением здания, исключив чрезмерное завышение температуры теплоносителя после стояков и избыточный отпуск тепла на отопление.
Однако, в отличие от предлагаемого, решение прототипа имеет высокую сложность (множество термостатических клапанов на отопительных приборах и регуляторов расхода на стояках), значительную стоимость и сниженную, вследствие сложности, надежность. Кроме того, в данном способе регулирования отпуска тепла у прототипа отсутствует решение об учете множества влияющих на процесс отопления величин и о снижении гидравлических потерь в системе отопления за счет максимально возможного снижения расхода через систему отопления, обеспечиваемым поддержанием максимальной температуры подаваемого теплоносителя или минимального расхода, т.е. регулирование отпуска тепла по расширенному отопительному температурному графику и графику расхода.
Задачей и техническим результатом изобретения является уменьшение затрат тепловой и гидравлической (механической) энергии на отопление и повышение качества процесса отопления, т.е. точности поддержания постоянной температуры внутреннего воздуха.
Указанная задача и технический результат достигается согласованным изменением температуры и расхода теплоносителя, подаваемого в систему отопления в соответствии с уравнением регулирования отопления, в том числе, как частный случай, с обеспечением минимального расхода и минимальных гидравлических потерь в системе отопления, с учетом как температур наружного и внутреннего воздуха, так и множества других влияющих, в том числе и динамически изменяющихся величин: параметров расчетного режима работы системы, параметров внешней среды, внешнего теплоснабжения и характеристик системы отопления, теплозащиты здания, внутренних тепловыделений и оборудования теплового пункта.
Выражено это тем, что заявлен способ регулирования отопления здания, характеризующийся подачей теплоносителя в систему отопления и его регулированием автоматизированным узлом управления путем открытия и закрытия регулирующего клапана(ов) и/или изменением напорной характеристики установленного насоса(ов) путем работы его регулятора(ов) и/или изменением количества работающих насосов в узле подготовки теплоносителя, отличающийся тем, что с помощью автоматизированного узла управления отоплением регулируют температуру подаваемого и/или обратного теплоносителя и/или его расход по уравнению регулирования отопления, выраженному формулой
где τсо1(2)≡τо3(2) - определяемая датчиками температура теплоносителя, знак "±" в формуле следует использовать как «+» для подаваемого теплоносителя и «-» для обратного теплоносителя; Gco - расход теплоносителя, определяемый датчиком или иным способом; 
tн - поддерживаемая регулированием заданная средняя температура внутреннего воздуха в здании и текущая температура наружного воздуха, соответственно; а также задаваемые или определяемые при проектировании или при энергоаудите здания и его системы отопления или иным способом величины: θ', Δt', 
- параметры расчетного (проектного) режима работы системы отопления: охлаждение теплоносителя, температурный напор, теплоемкость и теоретическая отопительная тепловая нагрузка, соответственно; а также n, р, kco, fco - характеристики отопительных приборов и системы отопления: показатели степени нелинейности теплопередачи от температурного напора и расхода, коэффициенты относительной теплопередачи и относительной площади системы, соответственно; qo, Vн, а - характеристики здания: удельная отопительная характеристика, зависящая от его теплозащиты, объем здания, поправочный коэффициент, соответственно; и, кроме того, определяемые или вычисляемые на основе сигналов датчиков и/или ручного и/или программного задания или иным способом величины, характеризующие режим отопления: 
- текущая средняя теплоемкость теплоносителя; Qтв - мощность внутренних тепловыделений; μ, Qинс - параметры внешней среды: коэффициент инфильтрации и тепловая мощность солнечной инсоляции, причем коэффициент инфильтрации зависит от площади неплотностей здания, скорости ветра, барометрического давления, температуры наружного воздуха и других параметров.
Допустимо, что с помощью узла управления отоплением регулируют температуру и расход подаваемого теплоносителя по температурному графику и графику расхода, поддерживая максимально возможную и/или допустимую температуру или, при невозможности этого, минимально возможный и/или допустимый расход, исходя из условия:
где 
- максимально допустимая (по нормативам или другим условиям) или максимально возможная по условию внешнего теплоснабжения температура, не превышающая максимально допустимую; 
- расход теплоносителя в систему отопления по уравнению регулирования отопления при подаче теплоносителя с максимальной температурой 
- определяемый из проектных расчетов или энергоаудита здания и его системы отопления или иным способом минимально возможный и/или допустимый по условию тепловой и гидравлической устойчивости системы отопления расход теплоносителя через нее; другие величины аналогичны ранее рассмотренным.
Допустимо, что с помощью регулирующего клапана(ов) и/или повысительного насоса(ов) с регулятором(ми) или без него (них) и/или изменением количества включенных насосов изменяют и регулируют расход поступающего извне в систему отопления потока теплоносителя.
Допустимо, что с помощью основного регулирующего клапана(ов) или трехходового регулирующего клапана изменяют расход поступающего извне потока теплоносителя в точку смешения, регулируя, в основном, температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления, а регулирование, в основном, расхода теплоносителя в систему отопления осуществляют изменением напорной характеристики подмешивающего или циркуляционного насоса(сов) при применении регулятора(ов) и/или изменением количества включенных насосов, и/или изменением гидравлического сопротивления контура системы отопления здания дополнительным регулирующим клапаном(ми).
Допустимо, что с помощью основного регулирующего клапана(ов) изменяют расход поступающего извне потока теплоносителя в подогреватель отопления, регулируя температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления, а регулирование, в основном, расхода теплоносителя в систему отопления осуществляют изменением напорной характеристики циркуляционного насоса(ов) при применении регулятора(ов) и/или изменением количества включенных насосов, и/или изменением гидравлического сопротивления контура системы отопления здания дополнительным регулирующим клапаном(ми).
На основе способа могут функционировать несколько вариантов систем регулирования, описанных ниже.
Первый вариант - система регулирования отпуска тепла для отопления по заявленному способу, содержащая отопительные приборы, подключенные к трубопроводам системы отопления, в которых находится теплоноситель; систему управления отпуском тепла с автоматизированным узлом управления, отличающаяся тем, что в узле подготовки теплоносителя для отопления на подающем и/или обратном трубопроводах отопления размещен регулирующий клапан(ы) и/или повысительный насос(ы) с регулятором(ми) или без него, а также установлены датчики параметров теплоносителя.
Второй вариант - система регулирования отпуска тепла для отопления по заявленному способу, содержащая отопительные приборы, подключенные к трубопроводам системы отопления, в которых находится теплоноситель; систему управления отпуском тепла с автоматизированным узлом управления, отличающаяся тем, что узел подготовки теплоносителя для отопления имеет трубопровод подмешивания между подающим и обратным трубопроводами отопления с клапаном, выполненным с возможностью предотвращения обратного потока теплоносителя, и на подающем трубопроводе до точки смешения с потоком из трубопровода подмешивания размещен основной регулирующий клапан(ы) или в точке смешения установлен трехходовой регулирующий клапан, а на линии подмешивания расположен подмешивающий насос(ы) с регулятором(ми) или без него, и/или на подающем и/или обратном трубопроводах системы отопления расположены) циркуляционный насос(ы) с регулятором(ми) или без него, и/или установлен дополнительный регулирующий клапан(ы), а также установлены датчики параметров теплоносителя.
Третий вариант - система регулирования отпуска тепла для отопления по заявленному способу, содержащая отопительные приборы, подключенные к трубопроводам системы отопления, в которых находится теплоноситель; систему управления отпуском тепла с автоматизированным узлом управления, отличающаяся тем, что узел подготовки теплоносителя для отопления имеет подогреватель отопления для подогрева теплоносителя, причем на трубопроводе внешнего теплоносителя, подключенном к подогревателю отопления, размещен основной регулирующий клапан(ы), а на подающем или обратном трубопроводе системы отопления расположен циркуляционный насос(ы) с регулятором(ми) или без него, и/или установлен дополнительный регулирующий(е) клапан(ы), а также установлены датчики параметров теплоносителя.
Описание чертежей
На Фиг. 1 показан пример функциональной зависимости для одного режима отопления условного здания.
На Фиг. 2 показан пример для отопительно-бытового температурного графика, графика отопительной тепловой нагрузки и температуры внутреннего воздуха, в котором показывается увеличение температуры внутреннего воздуха вследствие роста доли внутренних тепловыделений в тепловом балансе отопления с возрастанием наружной температуры.
На Фиг. 3 показан пример оптимального - расширенного температурного графика глубокого охлаждения и соответствующего ему графика расхода, обеспечивающих минимальные затраты тепловой и гидравлической (механической) энергии на отопление.
На Фиг. 4 представлен способ регулирования отпуска теплоты от теплового пункта в систему отопления здания с использованием уравнения регулирования отопления при отсутствии возможности снижения в тепловом пункте температуры теплоносителя и с осуществлением регулирования за счет изменения расхода теплоносителя.
На Фиг. 5 представлен способ регулирования отпуска теплоты от теплового пункта в систему отопления здания с использованием уравнения регулирования отопления, в том числе по расширенному температурному графику отопления при наличии возможности снижения в тепловом пункте температуры теплоносителя за счет использования схемы со смешиванием или подогревателя отопления и с осуществлением регулирования за счет изменения температуры и расхода теплоносителя.
На Фиг. 6 показана схема теплового пункта без снижения температуры теплоносителя подаваемого в систему отопления здания и с регулированием расхода через систему отопления в соответствии с уравнением регулирования.
На Фиг. 7 показана схема теплового пункта с возможностью снижения температуры подаваемого в систему отопления здания теплоносителя за счет работы узла смешивания с расположением подмешивающего насоса(ов) на трубопроводе в точку смешивания и регулирования отпуска тепла по уравнению регулированию отопления и/или по расширенному температурному графику отопления и графику расхода.
На Фиг. 8 показана схема узла теплового пункта с возможностью снижения температуры подаваемого в систему отопления здания теплоносителя за счет работы узла смешивания с расположением циркуляционного насоса(ов) на подающем трубопроводе отопления и регулирования отпуска тепла по уравнению регулированию отопления и/или по расширенному температурному графику отопления и графику расхода.
На Фиг. 9 показана схема узла теплового пункта с возможностью снижения температуры подаваемого в систему отопления здания теплоносителя за счет работы узла смешивания с расположением циркуляционного насоса(ов) на обратном трубопроводе отопления и регулирования отпуска тепла по уравнению регулированию отопления и/или по расширенному температурному графику отопления и графику расхода.
На Фиг. 10 показана схема узла теплового пункта с возможностью снижения температуры подаваемого в систему отопления здания теплоносителя при независимом подключении системы через подогреватель отопления и регулирования отпуска тепла по уравнению регулированию отопления и/или по расширенному температурному графику отопления и графику расхода.
Осуществление изобретения
Заявленное изобретение основано на следующей теории.
На основе известных формул охлаждения теплоносителя, процесса теплопередачи и теплового баланса процесса отопления получены уравнение режимов отопления [4] и, на его основе, уравнение регулирования отопления [5], связывающее основные параметры процесса отопления:
где tн - средняя температура внутреннего воздуха в здании и температура наружного воздуха; Gyo1, u - расход сетевого теплоносителя и коэффициент инжекции узла смешивания; θ, Δt, 
Qo.m - параметры расчетного режима работы системы отопления (охлаждение теплоносителя, температурный напор, теплоемкость и теоретическая отопительная тепловая нагрузка); n, p, kco, ƒco, αym - характеристики системы отопления (показатели нелинейности теплопередачи от температурного напора и расхода, коэффициенты относительной теплопередачи и площади системы, коэффициент утечек);
, 
- текущая средняя теплоемкость теплоносителя (до и после узла смешивания); qo, Vн, a, Qmв - характеристики здания (удельная отопительная характеристика, зависящая от его теплозащиты, объем здания, поправочный коэффициент, мощность внутренних тепловыделений); μ, Qинс - параметры внешней среды (коэффициент инфильтрации, зависящий от площади неплотностей, скорости ветра, барометрического давления, других параметров и тепловая мощность солнечной инсоляции).
Используемые в теплоснабжении стандартные уравнения нормативных температурных графиков регулирования отпуска тепла для температур прямой и обратной сетевой воды, а также для температуры воды подаваемой в систему отопления выводятся из этого уравнения как частный случай при многих допущениях [4].
При отсутствии утечек (αуm=0) и узла смешивания (u=0) из общего уравнения режимов получаем уравнение регулирования отопления для теплоносителя, непосредственно поступающего в систему отопления [5]:
где τсо1(2)≡τо3(2) и Gco - температура теплоносителя поступающего в систему отопления (или выходящего из нее) и его расход.
Уравнение регулирования отопления связывает между собой температуру и расход подаваемой в систему отопления воды, т.е. определяет при заданном расходе Gco требуемую температуру подаваемой воды τсо1, при которой будет обеспечена необходимая средняя внутренняя температура 
в здании при текущей наружной температуре tн, т.е. определяет взаимосвязь τсо1=ƒ(Gco, tн,…), причем в данную зависимость прямо или косвенно входят и другие влияющие величины: внутренние тепловыделения и солнечная инсоляция, скорость ветра, площадь неплотностей здания, барометрическое давление, характеристики теплопередачи отопительных приборов и т.д. Кроме того, существуют ограничения на максимальную температуру подаваемого в систему отопления теплоносителя (например, по санитарным нормам) и минимального расхода (например, по условию гидравлической и тепловой устойчивости системы отопления).
Таким образом, по уравнению регулирования для любой температуры наружного воздуха и заданной внутренней температуры имеется множество пар значений температуры и расхода подаваемого в систему отопления теплоносителя, связанных функциональной зависимостью τсо1=ƒ(Gco, , tн,…), причем данная зависимость не является постоянной, а изменяется при изменении других влияющих величин, т.е. является динамической, что должно учитываться при регулировании отопления.
Пример указанной функциональной зависимости для одного режима отопления условного здания приведен в [5] и на Фиг. 1, где показаны линии зависимости температуры прямой и обратной воды системы отопления для разных температур наружного воздуха от относительного расхода воды с учетом ограничений по максимально допустимой температуре 95°С и по минимально допустимому расходу подаваемого теплоносителя в 40% от расчетного расхода.
Для осуществления качественного отопления, т.е. точного поддержания постоянной и заданной внутренней температуры в здании соотношение температуры и расхода подаваемого в систему отопления теплоносителя должно быть связано соотношением τco1=ƒ(Gco, , tн,…) и система управления должна регулируя указанные параметры обеспечивать данное условие в любом режиме отопления.
Анализ режимов отопления используемого в теплоснабжении качественного метода регулирования отопления (изменением температуры подаваемого в систему отопления теплоносителя при постоянном его расходе) по нормативному отопительному температурному графику показывает, что данный метод приводит к перегреву помещения в течение отопительного периода [3, 6], к завышенной внутренней температуре и к перетопу, т.е. избыточному отпуску тепла. Это объясняется возрастанием доли внутренних тепловыделений в тепловом балансе отопления с возрастанием наружной температуры, см. пример Фиг. 2 для отопительно-бытового температурного графика.
Использование регулирования отопления по приведенной формуле τсо1=f(Gco, , tн,…), соответственно, приведет к постоянной внутренней температуре и к экономии тепловой энергии на отопление за счет исключения перетопа.
При этом, возможно задание графика изменения одного параметра, например, температуры подаваемого в систему отопления теплоносителя - по нормативному отопительному графику и, в соответствии с уравнением регулирования отопления и с учетом всех влияющих величин определение требуемого расхода теплоносителя позволяющего поддерживать заданную среднюю внутреннюю температуру в здании при любой текущей наружной температуре. Аналогично, возможно задание графика изменения другого параметра - расхода теплоносителя по системе отопления, например, задать его постоянное значение и, в соответствии с уравнением регулирования отопления и с учетом всех влияющих величин определение требуемой температуры подаваемого теплоносителя. В общем случае, возможно задание произвольного графика согласованного изменения температуры и расхода подаваемого в систему отопления теплоносителя, связанных по уравнению регулирования, который обеспечивает поддержание постоянной и заданной средней внутренней температуры в здании.
Так как, вся тепловая энергия, отдаваемая теплоносителем в системе отопления, используется без потерь для целей отопления, максимальная энергетическая эффективность процесса обеспечивается максимальным снижением расхода воды через систему с более глубоким ее охлаждением. Вследствие того, что уменьшение расхода требует повышения температуры подаваемой в систему отопления воды (и наоборот), возможности снижения расхода ограничены либо максимально допустимой температурой воды либо минимально допустимым расходом воды в системе отопления.
Так формируется оптимальный - расширенный температурный график (график глубокого охлаждения) и соответствующий ему график расхода для регулирования отопления [5], Фиг. 3, обеспечивающий минимальные затраты тепловой и гидравлической (механической) энергии на отопление.
При расширенном температурном графике в систему отопления подается теплоноситель с максимально допустимой или с максимально возможной по условию внешнего теплоснабжения температурой и, соответственно, с минимально возможным - оптимальным расходом по уравнению регулирования отопления. При достижении значения расхода минимально возможного уровня по гидравлике или допустимого уровня по условию тепловой или гидравлической устойчивости системы отопления расход теплоносителя устанавливается минимальным, а температура подаваемого теплоносителя определяется по уравнению регулирования отопления.
При данном способе график регулирования отопления не является постоянным (фиксированным), а является адаптивным (динамическим), т.е. зависит от текущего значения многих влияющих на отопление величин, входящих в уравнение регулирования.
Это означает, что при поддержании максимальной температуры подаваемой в систему отопления воды ее расход будет определяться не только температурой наружного и внутреннего воздуха, но и указанными выше влияющими и изменяющимися величинами. Аналогично, при поддержании минимального расхода подаваемой в систему отопления воды значение ее температуры зависит как от наружной и внутренней температуры, так и от других влияющих величин.
Таким образом, для осуществления качественного отопления, т.е. точного поддержания заданной средней температуры внутреннего воздуха в здании нужно иметь возможность автоматического регулирования температуры и расхода подаваемого в систему отопления теплоносителя по уравнению регулирования отопления и с учетом многих влияющих величин, значение которых передается в систему автоматического управления отоплением сигналами с различных датчиков и/или задается вручную/программно (например, по периодам суток), а для повышения энергетической эффективности отопления регулирование должно проводиться с поддержанием минимального расхода через систему.
При этом, согласно [3], возможности для снижения расхода в системах отопления даже при использовании нормативного отопительного температурного графика имеются. В частности, для насосной системы с верхней подачей воды допускается снижение расхода до 11…38%.
При применении предлагаемого расширенного температурного графика с низким расходом, вследствие возрастания разности температур теплоносителя и естественного циркуляционного давления в системе показатель Г гидравлической характеристики системы отопления [3] возрастает, что усиливает явление саморегуляции отпуска тепла от отопительных приборов, т.е. гидравлическую и тепловую устойчивость системы отопления и, соответственно, увеличивает возможность уменьшения расхода воды.
Теплоноситель для системы отопления готовится в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) здания, в который поступает теплоноситель либо от собственного теплогенератора здания (котельной), либо из внешней для здания тепловой сети от источника теплоснабжения (котельной, ТЭЦ, центрального теплового пункта - ЦТП сети и т.д.).
Если максимальная (расчетная) температура поступающего в здание теплоносителя превышает допустимое для системы отопления значение, перед подачей теплоносителя в систему отопления возникает необходимость снижения его температуры. Для этого в ИТП устанавливают узел смешивания, в котором за счет подмешивания к поступающей извне воде (теплоносителю) охлажденной обратной воды (теплоносителя) температура воды (теплоносителя) подаваемой в систему отопления снижается до меньших значений или в ИТП устанавливают подогреватель отопления.
При отсутствии в ИТП здания узла смешивания, т.е. при непосредственном подключении системы отопления к источнику теплоты (теплогенератору здания, ЦТП) источник, для осуществления качественного и энергоэффективного отопления должен отпускать в систему отопления теплоноситель согласно уравнения регулирования, в том числе, как частный случай, согласно расширенного температурного графика и графика расхода с учетом значений влияющих на отопление величин.
Если в ИТП здания без узла смешивания поступает теплоноситель с некоторой температурой, отличающейся от требуемой по уравнению регулирования при его имеющемся расходе, в том числе, как частный случай, отличающейся от расширенного температурного графика (например, вследствие охлаждения в сети или применения в сети нормативного температурного графика), то система регулирования должна стремиться обеспечить подачу в систему отопления здания воды с расходом в соответствии с уравнением τсо1=f(Gco, , tн,…), что может быть достигнуто работой регулирующего клапана(ов) и/или повышающего насоса(ов) с регулируемым приводом (регулятором) на подающем или обратном трубопроводе или изменением количества работающих насосов, а также работой автоматизированного узла управления.
При наличии в ИТП узла смешивания, т.е. если, например, максимальная температура внешнего теплоносителя может быть выше допустимой для отопления, требование возможности снижения температуры и поддержания взаимосвязи температуры и расхода подаваемого в систему отопления теплоносителя по уравнению регулирования τсо1=f(Gco, , tн,…), в том числе, как частный случай, по расширенному температурному графику и графику расхода, обуславливает наличие и работу по меньшей мере двух устройств регулирования - двух регулирующих клапанов, основного и дополнительного или одного регулирующего клапана(ов) и регулируемого привода (регулятора) подмешивающего или циркуляционного насоса(ов) системы отопления, а также работу автоматизированного узла управления. В общем случае, возможна установка нескольких регулирующих клапанов и насосов с изменением количества работающих насосов при регулировании.
При наличии в ИТП здания подогревателя отопления подача в систему отопления теплоносителя с заданной температурой и расходом осуществляется в соответствии с уравнением регулирования отопления, в том числе, как частный случай, по расширенному температурному графику и графику расхода, что выполняется за счет работы регулирующего клапана(ов) потока греющего внешнего теплоносителя и регулирующего клапана(ов) для потока теплоносителя системы отопления и/или регулируемого привода (регулятора) циркуляционного насоса(ов) или изменения количества работающих насосов, а также работы автоматизированного узла управления.
Автоматизированный узел управления отоплением оперирует регулирующим клапаном(ми) и/или регулируемым приводом (регулятором) насоса(ов) по введенному в его алгоритм работы уравнению регулирования, исходя из динамически меняющихся сигналов датчиков, а также заданных параметров (рабочее/нерабочее время, периоды по часам суток, температура внутреннего воздуха, границы изменения расхода и температуры теплоносителя, площадь отопительных приборов, их коэффициент теплопередачи, отопительная характеристика здания и т.д.).
При этом во всех рассмотренных вариантах системы управление отоплением с учетом всех влияющих величин и контроль качества регулирования отопления по уравнению τсо1=f(Gco, , tн,…) осуществляется по параметрам теплоносителя входящего и выходящего из системы отопления по соответствующим датчикам (расхода, температуры, давления), в том числе, но не исключительно, по температуре обратной воды после системы отопления согласно уравнению τсо2=f(Gco, , tн,…).
В схеме без смешивания при поступлении теплоносителя с некоторой температурой τсо1 его расход Gco должен изменяться таким образом, чтобы, но не исключительно, температура обратной воды была τсо2, либо датчик расхода должен показывать значение требуемое значение расхода Gco.
Аналогично, в схемах со смешиванием или с подогревателем отопления работа по меньшей мере двух регулирующих устройств (двух регуляторов клапанов или одного регулятора клапана и регулятора насоса) должна обеспечивать заданные значения температур воды поступающей в систему отопления τсо1=f(Gco, , tн,…) и выходящей из нее τсо2=f(Gco, , tн,…), контролируемые сигналами с соответствующих датчиков, либо датчик расхода должен показывать значение требуемое значение расхода Gco.
Способ регулирования отпуска теплоты от теплового пункта в систему отопления 1 здания 2 по фиг. 4 при отсутствии снижения температуры воды Т1=Т1co из внешней тепловой сети заключается в создании работой узла подготовки теплоносителя 3 теплового пункта 4, содержащего автоматизированный узел управления 5 и оборудование, влияющее на расход, на основании сигналов датчиков 6 (в том числе и датчика температуры обратной воды Т2co) и заданных параметров такого расхода теплоносителя через систему отопления Gco в соответствии с уравнением регулирования отопления, за счет которого обеспечивается постоянная средняя температура воздуха в здании.
Уменьшение затрат энергии объясняется следующим образом. Поддержание постоянной средней внутренней температуры в отапливаемом здании обеспечивает уменьшение избыточных затрат тепловой энергии (перетопа), возникающих вследствие перегрева помещений при использовании нормативного отопительного температурного графика.
Способ регулирования отпуска теплоты от теплового пункта в систему отопления 1 здания 2 по фиг. 5 при наличии снижения температуры Т1 теплоносителя извне заключается в создании работой узла 3 подготовки теплоносителя (узел со смешиванием по трубопроводу подмешивания 7 из потока обратного теплоносителя 8, либо узел с подогревателем отопления) на основании сигналов датчиков 6, в том числе датчика температуры обратной воды Т2co, потока теплоносителя по подающему трубопроводу 9 в систему отопления 1 со значениями температуры Т1co≤Т1 и расхода Gco согласно уравнения регулирования отопления, что обеспечивается работой автоматизированного узла управления 5 по исходным сигналам датчиков 6 и другим параметрам, в том числе заданной температуры внутреннего воздуха.
Другой способ регулирования отпуска теплоты от теплового пункта в систему отопления 1 здания 2 по фиг. 5, заключается в использовании расширенного температурного графика и соответствующего графика расходов, что обеспечивает минимальный расход теплоносителя через систему отопления.
Уменьшение затрат энергии в способе применения по фиг. 5 объясняется следующим образом. При использовании управления расходом и температурой подаваемого теплоносителя по уравнению регулирования отопления поддержание постоянной температуры в отапливаемом здании обеспечивает уменьшение избыточных затрат тепловой энергии (перетопа) аналогично способу по фиг. 4, а применение в способе по фиг. 5 управления по уравнению регулирования отопления и, как частный случай, с использованием расширенного температурного графика и графика расходов обеспечивает минимальные затраты энергии на транспортировку теплоносителя, так как при этом имеются минимальные расход и гидравлические (механические) потери мощности.
Устройство теплового пункта по фиг. 6 без изменения температуры теплоносителя содержит основной регулирующий клапан(ны) 10 и/или повышающий насос(сы) 11 с регулятором(ми) 12, расположенные на подающем и/или на обратном трубопроводах системы отопления, а также датчики температур теплоносителя Tco1 и Тсо2 на данных трубопроводах. Указанные устройства позволяют изменять расход теплоносителя через систему отопления 1 здания по управляющим сигналам от автоматизированного узла управления 5 после обработки им исходных сигналов датчиков 6, в том числе датчиков температур Тсо1 и Тсо2, и других параметров.
В качестве регулятора 12 какого-либо насоса в данном случае и далее понимается, в общем случае, или электронный частотно-регулируемый привод, или электромагнитная порошковая муфта, или гидромуфта, или любое другое устройство, изменяющее частоту вращения ротора (вала) гидравлической части насоса и его напорную характеристику. Кроме того, при наличии нескольких насосов их суммарная напорная характеристика может изменяться отдельным включением насосов в работу.
В данной схеме реализуется способ по фиг. 4, при котором расход через систему отопления изменяется в соответствии с уравнением регулирования отопления, в том числе и по расширенному температурному графику, за счет чего обеспечивается постоянная температура воздуха в здании. При этом в здании поддерживается постоянная температура и происходит уменьшение или исключение затрат (потерь) тепловой энергии, возникающих вследствие перетопа (перегрева помещений) при использовании нормативного отопительного или отопительно-бытового температурного графика.
Устройство теплового пункта по фиг. 7 с уменьшением температуры теплоносителя в узле насосного смешивания 13 имеет расположение подмешивающего насоса(ов) 14 на трубопроводе подмешивания с предотвращающим обратный поток теплоносителя (обратным) клапаном 16 между трубопроводом 17 поступающего извне теплоносителя, на котором до точки смешения 18 размещен основной регулирующий клапан(ны) 10, и обратным трубопроводом системы отопления 19, причем для регулирования предлагаемым способом по фиг. 5 в схему введен дополнительный регулирующий клапан(ны) 20 на подающем и/или обратном трубопроводе системы отопления и/или регулятор(ы) 12 насоса(ов) 14, а вместо регулирующего клапана(ов) 10 может устанавливаться в точке смешения 18 трехходовой регулирующий клапан, и на подающем и обратном трубопроводах системы отопления установлены датчики параметров теплоносителя, в том числе, но не исключительно, датчики температур Tco1 и Тсо2.
Устройство теплового пункта по фиг. 8 и 9 с уменьшением температуры теплоносителя в узле насосного смешивания 13 имеет трубопровод 17 поступающего извне теплоносителя, на котором до точки смешения 18 с потоком обратного теплоносителя по трубопроводу подмешивания 15 через предотвращающий обратный поток теплоносителя (обратный) клапан 16, размещен основной регулирующий клапан(ы) 10, а циркуляционный насос(ы) 21 расположен(ы) на подающем трубопроводе 9 (фиг. 8) или обратном трубопроводе 19 (фиг. 9) системы отопления, причем для регулирования в схему введен дополнительный регулирующий клапан(ы) 20 на подающем или обратном трубопроводе системы отопления и/или регулятор(ы) 12 циркуляционного насоса(ов) 21, а вместо основного регулирующего клапана(ов) 10 в точке смешения 18 может устанавливаться трехходовой регулирующий клапан и на трубопроводах системы отопления установлены датчики параметров теплоносителя, в том числе, но не исключительно, датчики температур Тсо1 иТco2.
Схемы устройства тепловых пунктов по фиг. 7, 8 и 9 реализуют способ регулирования отпуска тепла на отопление по фиг. 5. Они работают следующим образом. Основной регулирующий клапан(ы) 10, изменяя расход поступающего извне потока теплоносителя 17 в точку смешения 18 регулирует, в основном, температуру потока теплоносителя 9, подаваемого в систему отопления, а дополнительный регулирующий клапан(ы) 20, изменяя гидравлическое сопротивление контура системы отопления 1 здания 2 и расход через подмешивающий насос(ы) 14 (фиг. 7) и предотвращающий обратный поток теплоносителя (обратный) клапан 16 в точку смешения 18 или расход через циркуляционный насос(ы) 21 (фиг. 8, 9) регулирует, в основном, расход потока теплоносителя в подающем трубопроводе 9 в систему отопления 1. Также, расход теплоносителя через подмешивающий насос(ы) 14 (фиг. 7) или через циркуляционный насос(ы) 21 (фиг. 8, 9) и, соответственно, расход потока теплоносителя 9 в систему отопления 1 могут регулироваться изменением напорной характеристики подмешивающего насоса(ов) 14 или циркуляционного насоса(ов) 21 при применении регулятора(ов) 19 насоса(ов), а также изменением количества работающих насосов.
Устройство теплового пункта по фиг. 10 с уменьшением или с сохранением (пренебрегая температурным напором теплопередачи) температуры подаваемого теплоносителя при независимом подключении системы отопления к внешней сети (источнику теплоты) через подогреватель отопления 22 имеет трубопровод 17 поступающего извне теплоносителя, на котором до и/или после подогревателя 22 размещен основной регулирующий клапан(ы) 10, а циркуляционный насос(ы) 21 расположен на трубопроводе контура системы отопления, причем для регулирования способом по фиг. 5 в схему введен дополнительный регулирующий клапан(ы) 20 на подающем и/или на обратном трубопроводах системы отопления и/или регулятор(ы) 12 циркуляционного насоса(ов) 20, а на трубопроводах системы отопления установлены датчики параметров теплоносителя, в том числе, но не исключительно, датчики температур Tco1 и Тco2.
Схема по фиг. 10 работает следующим образом. Основной регулирующий клапан(ы) 10, изменяя расход поступающего извне потока теплоносителя 17 в подогреватель отопления 22 регулирует температуру потока 9, подаваемого в систему отопления, а дополнительный регулирующий клапан(ы) 20, изменяя гидравлическое сопротивление контура системы отопления регулирует расход потока 9 в системе отопления 1. Также, расход теплоносителя через циркуляционный насос(ы) 21 и, соответственно, в системе отопления может регулироваться изменением напорной характеристики циркуляционного насоса(ов) 21 при применении регулятора(ов) 12 насоса(ов), а также изменением количества работающих насосов.
Источники информации
1. Правила предоставления коммунальных услуг гражданам.
2. СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (акт. ред. СНиП 41-01-2003).
3. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: Учебник для вузов. - М: Издательство АСВ, 2008. - 576 с.: ил.
4. Пятин А.А. Уравнение режимов отопления здания. Часть 2. Вывод и проверка соответствия [Электронный ресурс] // ОБЩЕСТВО, НАУКА, ИННОВАЦИИ. (НПК-2015): Всерос. ежегод. науч.-практ. конф.: сб. статей, 13-24 апреля 2015 г. / ВятГУ. - Киров, 2015. - 2794 с. - с. 873-878.
5. Пятин А.А. Уравнение режимов отопления здания. Часть 3. Оптимальное управление [Электронный ресурс] // ОБЩЕСТВО, НАУКА, ИННОВАЦИИ. (НПК-2016): Всерос. ежегод. науч.-практ. конф.: сб. статей, 18-29 апреля 2016 г. / ВятГУ. - Киров, 2016. - 5660 с. - с. 1812-1823.
6. Пятин А.А. Уравнение режимов отопления здания и его применение для анализа теплоснабжения [Электронный ресурс] // ОБЩЕСТВО, НАУКА, ИННОВАЦИИ. (НПК-2014): Всерос. ежегод. науч.-практ. конф.: сб. статей, 15-26 апреля 2014 г. / ВятГУ. - Киров, 2014. - 2206 с. - с. 1910-1916.
Claims (12)
1. Способ регулирования отопления здания, характеризующийся подачей теплоносителя в систему отопления и его регулированием автоматизированным узлом управления путем открытия и закрытия регулирующего клапана(ов) и/или изменением напорной характеристики установленного насоса(ов) путем работы его регулятора(ов) и/или изменением количества работающих насосов в узле подготовки теплоносителя, отличающийся тем, что с помощью автоматизированного узла управления отоплением регулируют температуру подаваемого и/или обратного теплоносителя и/или его расход по уравнению регулирования отопления, выраженному формулой
где τсо1(2)≡τо3(2) - определяемая датчиками температура теплоносителя, знак "±" в формуле следует использовать как «+» для подаваемого теплоносителя и «-» для обратного теплоносителя; Gco - расход теплоносителя, определяемый датчиком или иным способом; 
tн - поддерживаемая регулированием заданная средняя температура внутреннего воздуха в здании и текущая температура наружного воздуха, соответственно; а также задаваемые или определяемые при проектировании или при энергоаудите здания и его системы отопления или иным способом величины: θ', Δt', 
- параметры расчетного (проектного) режима работы системы отопления: охлаждение теплоносителя, температурный напор, теплоемкость и теоретическая отопительная тепловая нагрузка, соответственно; а также n, p, kco, fco - характеристики отопительных приборов и системы отопления: показатели степени нелинейности теплопередачи от температурного напора и расхода, коэффициенты относительной теплопередачи и относительной площади системы, соответственно; qo, Vн, a - характеристики здания: удельная отопительная характеристика, зависящая от его теплозащиты, объем здания, поправочный коэффициент, соответственно; и, кроме того, определяемые или вычисляемые на основе сигналов датчиков и/или ручного и/или программного задания или иным способом величины, характеризующие режим отопления: 
- текущая средняя теплоемкость теплоносителя; Qтв - мощность внутренних тепловыделений; μ, Qинс - параметры внешней среды: коэффициент инфильтрации и тепловая мощность солнечной инсоляции.
2. Способ регулирования отопления здания по п. 1, отличающийся тем, что с помощью узла управления отоплением регулируют температуру и расход подаваемого теплоносителя по температурному графику и графику расхода, поддерживая максимально возможную и/или допустимую температуру или, при невозможности этого, минимально возможный и/или допустимый расход исходя из условия:
где 
- максимально допустимая или максимально возможная по условию внешнего теплоснабжения температура, не превышающая максимально допустимую; 
- расход теплоносителя в систему отопления по способу п. 1 при подаче теплоносителя с максимальной температурой 
- определяемый из проектных расчетов или энергоаудита здания и его системы отопления или иным способом минимально возможный и/или допустимый по условию тепловой и гидравлической устойчивости системы отопления расход теплоносителя через нее; другие величины соответствуют способу по п. 1.
3. Способ регулирования отопления здания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что с помощью регулирующего клапана(ов) и/или повысительного насоса(ов) с регулятором(ами) или без него и/или изменением количества работающих насосов изменяют и регулируют расход поступающего извне в систему отопления теплоносителя.
4. Способ регулирования отопления здания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что с помощью основного регулирующего клапана(ов) или трехходового регулирующего клапана изменяют расход поступающего извне потока теплоносителя в точку смешения, регулируя, в основном, температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления, а регулирование, в основном, расхода теплоносителя в систему отопления осуществляют изменением напорной характеристики подмешивающего и/или циркуляционного насоса(ов) при применении регулятора(ов) и/или изменением количества работающих насосов, и/или изменением гидравлического сопротивления контура системы отопления здания дополнительным регулирующим клапаном(нами).
5. Способ регулирования отопления здания по п. 1 или 2, отличающийся тем, что с помощью основного регулирующего клапана(ов) изменяют расход поступающего извне потока теплоносителя в подогреватель отопления, регулируя температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления, а регулирование, в основном, расхода теплоносителя в систему отопления осуществляют изменением напорной характеристики циркуляционного насоса(сов) при применении регулятора(ов) и/или изменением количества работающих насосов, и/или изменением гидравлического сопротивления контура системы отопления здания дополнительным регулирующим клапаном(нами).
6. Система регулирования отпуска тепла для отопления по способу п. 1 или 2, содержащая отопительные приборы, подключенные к трубопроводам системы отопления, в которых находится теплоноситель; систему управления отпуском тепла с автоматизированным узлом управления, отличающаяся тем, что в узле подготовки теплоносителя для отопления на подающем и/или обратном трубопроводах отопления размещен регулирующий клапан(ы) и/или повысительный насос(ы) с регулятором(ми) или без него, а также установлены датчики параметров теплоносителя.
7. Система регулирования отпуска тепла для отопления по способу п. 1 или 2, содержащая отопительные приборы, подключенные к трубопроводам системы отопления, в которых находится теплоноситель; систему управления отпуском тепла с автоматизированным узлом управления, отличающаяся тем, что узел подготовки теплоносителя для отопления имеет трубопровод подмешивания между подающим и обратным трубопроводами отопления с клапаном, выполненным с возможностью предотвращения обратного потока теплоносителя, и на подающем трубопроводе до точки смешения с потоком из трубопровода подмешивания размещен основной регулирующий клапан или в точке смешения установлен трехходовой регулирующий клапан, а на линии подмешивания расположен подмешивающий насос(ы) с регулятором или без него, и/или на подающем и/или обратном трубопроводах системы отопления расположен(ы) циркуляционный насос(ы) с регулятором или без него, и/или установлен дополнительный регулирующий клапан(ы), а также установлены датчики параметров теплоносителя.
8. Система регулирования отпуска тепла для отопления по способу п. 1 или 2, содержащая отопительные приборы, подключенные к трубопроводам системы отопления, в которых находится теплоноситель; систему управления отпуском тепла с автоматизированным узлом управления, отличающаяся тем, что узел подготовки теплоносителя для отопления имеет подогреватель отопления для подогрева теплоносителя, причем на трубопроводе внешнего теплоносителя, подключенном к подогревателю отопления, размещен основной регулирующий клапан(ы), а на подающем или обратном трубопроводе системы отопления расположен циркуляционный насос(ы) с регулятором или без него, и/или установлен дополнительный регулирующий(е) клапан(ы), а также установлены датчики параметров теплоносителя.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140418A RU2642038C1 (ru) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) |
| PCT/RU2017/000625 WO2018070901A1 (ru) | 2016-10-14 | 2017-08-29 | Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) |
| EA201800496A EA034941B1 (ru) | 2016-10-14 | 2017-08-29 | Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140418A RU2642038C1 (ru) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2642038C1 true RU2642038C1 (ru) | 2018-01-23 |
Family
ID=61023600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016140418A RU2642038C1 (ru) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA034941B1 (ru) |
| RU (1) | RU2642038C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018070901A1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2674713C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2018-12-12 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Система регулирования параметров теплоносителя на источнике теплоснабжения в зависимости от внутренней температуры воздуха у потребителей |
| RU187444U1 (ru) * | 2018-11-02 | 2019-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью"Группа Компаний "СОТЭКС" | Блочный модуль контроля теплопотребления |
| RU188210U1 (ru) * | 2018-10-29 | 2019-04-03 | Сергей Николаевич Безладнов | Система управления элеваторным узлом с регулированием потребления тепловой энергии |
| RU2715877C1 (ru) * | 2019-07-09 | 2020-03-03 | Вадим Михайлович Голубенко | Способ работы отопительного котла в системе отопления |
| RU2736684C1 (ru) * | 2020-03-27 | 2020-11-19 | Михаил Иванович Голубенко | Способ работы отопительного котла в системе отопления |
| RU2772229C1 (ru) * | 2021-08-12 | 2022-05-18 | Общество с ограниченной ответственностью «Современные Энергосберегающие Технологии» | Схема элеваторного узла с системой автоматического управления и регулирования потребления тепловой энергии |
| WO2023096527A1 (ru) * | 2021-11-28 | 2023-06-01 | Андрей Александрович ПЯТИН | Способ и система регулирования отопления здания |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110410855B (zh) * | 2019-08-16 | 2024-06-28 | 河北硕煜科技有限公司 | 供热管理系统及管理方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110734C1 (ru) * | 1996-08-28 | 1998-05-10 | Борис Васильевич Булин | Схема подключения к тепловой сети системы водяного отопления |
| RU2144162C1 (ru) * | 1996-07-16 | 2000-01-10 | Кричке Владимир Оскарович | Автоматизированная система для измерения и учета расхода теплоносителя и тепла в системах теплоснабжения |
| RU2196274C1 (ru) * | 2001-05-28 | 2003-01-10 | Шнайдер Дмитрий Александрович | Способ автоматического регулирования расхода тепла в системе центрального отопления здания |
| CN201327104Y (zh) * | 2008-10-29 | 2009-10-14 | 张明亮 | 智能型高区直连增压供暖设备 |
| CN202511357U (zh) * | 2012-03-20 | 2012-10-31 | 大连科迪节能设备有限公司 | 采暖用混水机组 |
| US20140284391A1 (en) * | 2011-11-28 | 2014-09-25 | Belimo Holding Ag | Method for regulating the room temperature in a room or in a group comprising multiple rooms, and apparatus for carrying out the method |
-
2016
- 2016-10-14 RU RU2016140418A patent/RU2642038C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-08-29 WO PCT/RU2017/000625 patent/WO2018070901A1/ru active Application Filing
- 2017-08-29 EA EA201800496A patent/EA034941B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2144162C1 (ru) * | 1996-07-16 | 2000-01-10 | Кричке Владимир Оскарович | Автоматизированная система для измерения и учета расхода теплоносителя и тепла в системах теплоснабжения |
| RU2110734C1 (ru) * | 1996-08-28 | 1998-05-10 | Борис Васильевич Булин | Схема подключения к тепловой сети системы водяного отопления |
| RU2196274C1 (ru) * | 2001-05-28 | 2003-01-10 | Шнайдер Дмитрий Александрович | Способ автоматического регулирования расхода тепла в системе центрального отопления здания |
| CN201327104Y (zh) * | 2008-10-29 | 2009-10-14 | 张明亮 | 智能型高区直连增压供暖设备 |
| US20140284391A1 (en) * | 2011-11-28 | 2014-09-25 | Belimo Holding Ag | Method for regulating the room temperature in a room or in a group comprising multiple rooms, and apparatus for carrying out the method |
| CN202511357U (zh) * | 2012-03-20 | 2012-10-31 | 大连科迪节能设备有限公司 | 采暖用混水机组 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2674713C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2018-12-12 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Система регулирования параметров теплоносителя на источнике теплоснабжения в зависимости от внутренней температуры воздуха у потребителей |
| RU188210U1 (ru) * | 2018-10-29 | 2019-04-03 | Сергей Николаевич Безладнов | Система управления элеваторным узлом с регулированием потребления тепловой энергии |
| RU187444U1 (ru) * | 2018-11-02 | 2019-03-06 | Общество с ограниченной ответственностью"Группа Компаний "СОТЭКС" | Блочный модуль контроля теплопотребления |
| RU2715877C1 (ru) * | 2019-07-09 | 2020-03-03 | Вадим Михайлович Голубенко | Способ работы отопительного котла в системе отопления |
| RU2736684C1 (ru) * | 2020-03-27 | 2020-11-19 | Михаил Иванович Голубенко | Способ работы отопительного котла в системе отопления |
| RU2772229C1 (ru) * | 2021-08-12 | 2022-05-18 | Общество с ограниченной ответственностью «Современные Энергосберегающие Технологии» | Схема элеваторного узла с системой автоматического управления и регулирования потребления тепловой энергии |
| RU2789790C1 (ru) * | 2021-11-28 | 2023-02-10 | Андрей Александрович Пятин | Способ естественного регулирования отопления здания и система регулирования на его основе |
| WO2023096527A1 (ru) * | 2021-11-28 | 2023-06-01 | Андрей Александрович ПЯТИН | Способ и система регулирования отопления здания |
| RU2797616C1 (ru) * | 2022-08-29 | 2023-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Устройство для управления теплопотреблением в системе отопления здания и способ организации его работы |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201800496A1 (ru) | 2019-06-28 |
| EA034941B1 (ru) | 2020-04-09 |
| WO2018070901A1 (ru) | 2018-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2642038C1 (ru) | Способ регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе (варианты) | |
| RU2480678C2 (ru) | Однотрубная система теплоснабжения с регулированием расхода теплоносителя | |
| RU2473014C1 (ru) | Способ регулирования однотрубной системы теплоснабжения | |
| US9851163B2 (en) | Regulating method for a heating and/or cooling system with at least one load circuit | |
| CN104566596B (zh) | 一种热网平衡系统 | |
| RU2655154C2 (ru) | Способ регулирования заданного значения температуры теплопередающей среды | |
| CN109564438B (zh) | 区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的增加 | |
| US20170219219A1 (en) | Demand based hvac (heating, ventilation, air conditioning) control | |
| WO2012065275A1 (en) | Device and method for controlling opening of a valve in an hvac system | |
| CN105674487B (zh) | 一种中央空调系统动态水力平衡调节方法 | |
| US11226135B2 (en) | Control apparatus and method for combination space and water heating | |
| US20160245533A1 (en) | Method for adapting a heating curve | |
| US20150013961A1 (en) | Method of controlling a variable delivery pump fitted to a heating system | |
| CN206669841U (zh) | 自吸平衡供热系统 | |
| CN111396298B (zh) | 基于压差设定值变化的循环水泵主、被动变频联合控制法 | |
| RU2348061C1 (ru) | Система автоматического регулирования отопления здания с автоматическим задатчиком | |
| RU2415348C1 (ru) | Способ автоматического регулирования тепловой нагрузки здания и устройство для его осуществления | |
| CN105571069A (zh) | 空调室内风机控制方法及空调 | |
| RU2527186C1 (ru) | Система автоматического регулирования отопления здания | |
| RU2372561C1 (ru) | Тепловой пункт | |
| RU2284563C1 (ru) | Система автоматического регулирования отопления по двум фасадам здания с теплообменником | |
| FI127595B (en) | Control system for heating and ventilation systems and method for controlling heating of a building | |
| CN107490047A (zh) | 一种高低区直连机组的节热节电调控方法 | |
| CN114061112B (zh) | 空调系统及其控制方法 | |
| WO2024121161A1 (en) | Method of operating a heat supply system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191015 |