RU2667408C1 - Method of adaptive regulation of thermal consumption of the building - Google Patents
Method of adaptive regulation of thermal consumption of the building Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667408C1 RU2667408C1 RU2017133727A RU2017133727A RU2667408C1 RU 2667408 C1 RU2667408 C1 RU 2667408C1 RU 2017133727 A RU2017133727 A RU 2017133727A RU 2017133727 A RU2017133727 A RU 2017133727A RU 2667408 C1 RU2667408 C1 RU 2667408C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- building
- heat
- thermal energy
- amount
- temperature
- Prior art date
Links
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
- F24D3/00—Hot-water central heating systems
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
Abstract
Description
Изобретение относится к технологиям управления и регулирования температуры зданий с помощью электрических средств, и может быть использовано для систем автоматического регулирования (САР) отопления зданий с центральным водяным отоплением для решения задач энергосбережения.The invention relates to technologies for controlling and controlling the temperature of buildings using electrical means, and can be used for automatic control systems (ATS) for heating buildings with central water heating to solve energy-saving problems.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.To assess the novelty of the claimed solution, we consider a number of well-known technical devices of a similar purpose, characterized by a combination of features similar to the claimed device.
Известна система автоматического регулирования отопления здания от городской теплосети по патенту РФ №2348061, содержащая погружной датчик температуры теплоносителя, датчик температуры наружного воздуха и регулирующую арматуру с исполнительными механизмами, отличающаяся тем, что в состав системы введен автоматический задатчик для формирования необходимой температуры горячей воды в контуре отопления, с одним из входов которого соединен датчик температуры наружного воздуха, а на другой вход поступает сигнал, задающий температуру в помещении, при этом автоматический задатчик состоит из последовательно включенных первого сумматора, выполненного с возможностью инверсии одного из поступивших на него сигналов, блока усиления и второго сумматора, в котором складывается сигнал с выхода усилителя и сигнал, задающий температуру в помещении. Данное техническое решение направлено на увеличение эффективности функционирования САР отопления зданием с учетом климатических факторов путем введения в задатчик сигнала по температуре наружного воздуха и реализации в нем алгоритма расчета оптимальной температуры сетевой воды в прямой магистрали.A known system for automatically controlling the heating of a building from a city heating system according to RF patent No. 2348061, comprising an immersion temperature sensor, an outside temperature sensor and control valves with actuators, characterized in that an automatic controller for generating the necessary hot water temperature in the circuit is introduced into the system heating, one of the inputs of which is connected to an outdoor temperature sensor, and a signal is input to the other input that sets the temperature in the room In this case, the automatic controller consists of a series-connected first adder, configured to invert one of the signals received on it, an amplification unit and a second adder, in which the signal from the amplifier output and the signal specifying the room temperature are added. This technical solution is aimed at increasing the efficiency of ATS heating by a building, taking into account climatic factors, by introducing a signal according to the outdoor temperature into the transmitter and implementing an algorithm for calculating the optimum temperature of the network water in the direct line.
Известна система управления по патенту РФ №2450313, предназначенная для управления отопительной системой внутри помещения для окружающей среды внутри помещения в соответствии с требуемой температурой внутри помещения, содержащая: датчик для детектирования наружной температуры, датчик для детектирования обратной температуры Treturn среды теплоносителя, циркулирующей в системе распределения тепла с определенным расходом потока, контроллер, выполненный с возможностью: определять требуемую тепловую мощность Preq, которую требуется подавать с помощью упомянутой системы распределения тепла для поддержания баланса тепловой энергии в соответствии с Preq-Ploss-Psource, где Ploss представляет собой аппроксимацию потерь тепловой мощности в упомянутом здании и включает в себя динамическую аппроксимацию переноса тепловой мощности через стены здания на основе, по меньшей мере, упомянутой требуемой температуры внутри помещения (Troom), упомянутой детектируемой наружной температуры (Tamb), коэффициента (kA) теплопередачи стен и теплоемкости (Мср) стен, и Psource представляет собой аппроксимацию источников тепловой энергии, внешних для упомянутой отопительной системы, и на основе детектируемой обратной температуры управлять комбинацией температуры прямого потока и расхода потока для обеспечения передачи с помощью системы распределения упомянутой требуемой тепловой мощности. Данное техническое решение позволяет обеспечить улучшенную технологию управления для отопительной системы, работающей внутри помещения, обеспечивая более эффективное отопление внутри помещения.A known control system according to the patent of the Russian Federation No. 2450313, designed to control the heating system indoors for the indoor environment in accordance with the required indoor temperature, comprising: a sensor for detecting outdoor temperature, a sensor for detecting the return temperature T return of the coolant circulating in the system heat distribution with a certain flow rate, the controller is configured to: determine the required thermal power P req , which must be supplied using said heat distribution system to maintain thermal energy balance in accordance with P req -P loss -P source , where P loss is an approximation of heat loss in said building and includes a dynamic approximation of heat transfer through the walls of the building based on, at least said desired indoor temperature (T room ), said detected outside temperature (T amb ), wall heat transfer coefficient (kA) and wall heat capacity (Ms p ), and P source is an approximation sources of thermal energy external to said heating system and based on a detectable return temperature, control a combination of forward flow temperature and flow rate to ensure transmission of the required heat output by a distribution system. This technical solution allows to provide improved control technology for the heating system operating indoors, providing more efficient heating indoors.
Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипаThis technical solution, as the closest to the declared technical essence and the achieved result, was adopted as its prototype
Недостатком данного устройства является громоздкие вычисления потерь тепловой энергии снижающие производительность устройства управления и, соответственно, время реакции на изменения температуры наружного воздуха, так как необходимо определять потери для каждого значения температуры.The disadvantage of this device is the cumbersome calculation of heat energy losses that reduce the performance of the control device and, accordingly, the response time to changes in the temperature of the outdoor air, since it is necessary to determine the loss for each temperature value.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа адаптивного управления количеством тепловой энергии идущей на компенсацию тепловых потерь здания, при котором после первого включения устройства управления происходит определение необходимых коэффициентов (процесс «самообучения»), позволяющих упростить вычисления требуемой тепловой энергии и, соответственно, повысить скорость отработки устройством управления изменений температуры окружающего воздуха, что позволяет повысить энергоэффективность здания, за счет снижения потерь тепловой энергии при сохранении необходимых условий среды обитания. Здание - объекты, которые плохо формализуются, так как существуют много различных зданий, отличающихся своим назначением, ограждающими конструкциями, их теплоизоляционными свойствами, системами вентиляции и т.п, что требует индивидуальных подходов к их теплоснабжению для обеспечения необходимых комфортных условий с соблюдением требований энергоэффективности.The objective of the invention is the creation of a method of adaptive control of the amount of thermal energy that goes to compensate for the heat loss of a building, in which, after the first control device is turned on, the necessary coefficients are determined (the process of "self-learning"), which allows to simplify the calculation of the required heat energy and, accordingly, increase the speed of working out by the device control of changes in ambient temperature, which allows to increase the energy efficiency of the building, by reducing losses of heat while maintaining the required environmental conditions. Building - objects that are poorly formalized, since there are many different buildings that differ in their purpose, enclosing structures, their heat-insulating properties, ventilation systems, etc., which require individual approaches to their heat supply to ensure the necessary comfortable conditions in compliance with energy efficiency requirements.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to achieve the above technical result provided by the invention.
Согласно изобретению способ адаптивного регулирования теплопотребления здания, включающий регулирование количества подаваемой в здание тепловой энергии в соответствии с выбранным показателем теплопотребления, отличающийся тем, что в качестве показателя теплопотребления принимают удельное теплопотребление для данного типа здания, определяемое действующими санитарными нормами, при этом определяют количество тепловой энергии потребляемой в час для обеспечения в данном здании заданной температуры по формуле:According to the invention, a method for adaptively controlling the heat consumption of a building, including controlling the amount of heat energy supplied to the building in accordance with the selected heat consumption indicator, characterized in that the specific heat consumption for a given type of building, determined by the current sanitary standards, is taken as the heat consumption indicator, and the amount of thermal energy is determined consumed per hour to ensure the given temperature in this building according to the formula:
где Vh - объем здания,where V h is the volume of the building,
tвн - температура в помещении, требуемая по санитарным нормам или для обеспечения комфортного существования,t vn - room temperature required by sanitary standards or to ensure a comfortable existence,
tнр - температура наружного воздуха,t нр - outdoor temperature,
- удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию данного типа здания, - the specific characteristic of the consumption of thermal energy for heating and ventilation of this type of building,
после чего осуществляют подачу в систему теплоснабжения здания определенного таким образом количества тепловой энергии и измеряют температуру в помещении tвн1, которая устанавливается в здании после подачи этого количества тепловой энергии при этом если , то в дальнейшем не изменяют количество подаваемой в здание тепловой энергии до изменения одной из этих температур, а если , то определяют количество тепловой энергии , необходимое для обеспечения равенства tвн=tвн1 по формуле , после чего подают в систему теплоснабжения здания тепловую энергию , измеряют температуру tвн2 и сравнивают ее с tвн, при этом если tвн≠tвн2, то процедуру повторяют n раз до выполнения условия tвн=tвн(n+1), после чего определяют поправочный коэффициент и объем тепловой энергии, который необходимо подать в систему теплоснабжения здания при изменении температуры наружного воздуха tнв для обеспечения заданной температуры в помещении tнв определяют по формуле then they supply to the heat supply system of the building a certain amount of thermal energy in this way and measure the temperature in the room t bn1 , which is set in the building after supplying this amount of thermal energy while if , then in the future they do not change the amount of thermal energy supplied to the building until one of these temperatures changes, and if , then determine the amount of thermal energy Required to ensure equality of t = t ext vn1 formula and then heat energy is supplied to the building heat supply system , measure the temperature t vn2 and compare it with t vn , while if t vn ≠ t vn2 , then the procedure is repeated n times until the condition t vn = t vn (n + 1) is fulfilled, after which the correction coefficient is determined and the amount of thermal energy that must be supplied to the building’s heat supply system when the outdoor temperature t tv changes to ensure a given room temperature t tv is determined by the formula
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely:
- в формулу вводят коэффициент k1<1, значение которого определяют в зависимости от класса энергоэффективности здания;- to the formula a coefficient k 1 <1 is introduced, the value of which is determined depending on the energy efficiency class of the building;
- в формулу вводят коэффициент k2, ограничивающий потребление тепловой энергии в пределах социальных норм, установленных для данного типа здания.- to the formula introduce a coefficient k 2 that limits the consumption of thermal energy within the social norms established for this type of building.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что за счет упрощения методики вычисления требуемой тепловой мощности, алгоритма «самообучения» (адаптации к меняющимся условиям), позволяющую снизить скорость реакции устройства управления на изменение температуры наружного воздуха и, соответственно, повысить энергоэффективность здания.The claimed combination of essential features ensures the achievement of a technical result, which lies in the fact that by simplifying the method of calculating the required heat output, the algorithm of "self-training" (adaptation to changing conditions), which allows to reduce the reaction speed of the control device to changes in outdoor temperature and, accordingly, increase the energy efficiency of the building.
Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
В систему управления подачей тепловой энергии вводится удельное теплопотребление для данного типа здания (многоквартирный дом, школа, детское учреждение, больница и т.п.), определяемое действующими санитарными нормами, например в РФ нормы удельного теплопотребления указаны в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (таблицы 13 и 14), а именно показатель - удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания - расход тепловой энергии на 1 м3 отапливаемого объема здания в единицу времени при перепаде температуры в 1°С), Вт/(м3⋅°С).The heat supply control system introduces specific heat consumption for this type of building (apartment building, school, child care institution, hospital, etc.), which is determined by the current sanitary standards, for example, in Russia the specific heat consumption standards are specified in SP 50.13330.2012 “Thermal protection buildings ”(tables 13 and 14), namely the indicator - the specific characteristic of the consumption of thermal energy for heating and ventilation of the building - the consumption of thermal energy per 1 m 3 of the heated volume of the building per unit time at a temperature difference of 1 ° C), W / (m 3 ⋅ ° C).
Измеряются:Measured:
- температура наружного воздуха - tнр, °С;- outdoor temperature - t нр , ° С;
- задаваемая температура в помещении (требуемая по санитарным нормам или для обеспечения комфортного существования) - tвн, °С.- the set room temperature (required by sanitary standards or to ensure a comfortable existence) - t vn , ° С.
Определяется количество тепловой энергии потребляемой в час для обеспечения в данном здании с отапливаемой площадью Sh (м2) или объемом Vh (м3) (вводятся в устройство управления в составе базы данных) по формуле (1) при реальном перепаде температур:The amount of heat energy consumed per hour is determined to provide in this building with a heated area Sh (m 2 ) or volume Vh (m 3 ) (entered into the control unit as part of the database) according to formula (1) at a real temperature difference:
Устройство управления осуществляет подачу в систему теплоснабжения здания полученное количество тепловой энергии. При этом измеряется температура в помещении tвн1 которая создается реально при подачи тепловой энергии . Если tвн=tвн1 то устройство управления не меняет количество подаваемой в здание тепловой энергии до изменения или температуры наружного воздуха, или задаваемой температуры в помещенииThe control device delivers the received amount of thermal energy to the building heat supply system. In this case, the temperature in the room is measured t vn1 which is created really when heat energy is supplied . If t = t ext vn1 the control unit does not change the amount of thermal energy supplied to the building or to changes of outside air temperature or the indoor temperature setting
Если tвн≠tвн1 то определяется , т.е. количество тепловой энергии необходимой для обеспечения tвн1 по формуле (2):If t vn ≠ t vn1 then it is determined , i.e. the amount of thermal energy necessary to ensure t tn1 according to the formula (2):
Устройство управления подает в систему теплоснабжения тепловую энергию , измеряют температуру tвн2 и сравнивают ее с tвн.The control device supplies heat energy to the heat supply system measure the temperature t vn2 and compare it with t vn .
Если tвн≠tвн2 то процедуру повторяют.If t vn ≠ t vn2 then the procedure is repeated.
Примем, что при выполняется условие: tвн=tвн(n+1), тогда определяем поправочный коэффициент We assume that for the condition is satisfied: t vn = t vn (n + 1) , then we determine the correction factor
Таким образом для данного здания при изменении температуры наружного воздуха, для обеспечения заданной температуры в помещении tвн необходимо подать в систему теплоснабжения тепловую энергию Thus, for a given building, when the temperature of the outside air changes, in order to ensure a given room temperature t vn, it is necessary to supply thermal energy to the heat supply system
В формулу (1) может быть введен коэффициент k1<1, значение которого определяется в зависимости от класса энергоэффективности здания, либо коэффициент k2, ограничивающий потребление тепловой энергии в пределах социальных норм, установленных для данного типа здания.The coefficient k 1 <1, the value of which is determined depending on the energy efficiency class of the building, or the coefficient k 2 limiting the consumption of thermal energy within the social norms established for this type of building can be entered into formula (1).
Практическая применимость заявленного способа иллюстрируется следующими примерами.The practical applicability of the claimed method is illustrated by the following examples.
Пример 1. Автоматический индивидуальны тепловой пункт (в дальнейшем АИТП) осуществляющий регулирование теплоснабжением здания, алгоритм которого разработан на базе предлагаемого способа, не требует трудоемкой и продолжительной наладки, которая, как правило, настраивает работу АИТП только в нескольких точках, что не обеспечивает оптимальное управление во всех режимах теплопотребления здания. При этом снижается стоимость установки и ввода в эксплуатацию АИТП. Кроме того благодаря автоматической адаптации способ позволяет обеспечить оптимальное регулирование во всех режимах работы системы отопления здания, что экономит потребляемую тепловую энергию и повышает его энергоэффективность.Example 1. Automatic individual heat point (hereinafter AITP) that regulates the heat supply of a building, the algorithm of which is developed on the basis of the proposed method, does not require laborious and lengthy setup, which, as a rule, sets up the operation of AITP at only a few points, which does not provide optimal control in all modes of heat consumption of the building. This reduces the cost of installing and commissioning AITP. In addition, thanks to automatic adaptation, the method allows for optimal regulation in all modes of operation of the building heating system, which saves the consumed thermal energy and increases its energy efficiency.
Пример 2. АИТП, осуществляющий регулирование теплоснабжением здания, алгоритм которого разработан на базе предлагаемого способа при использовании коэффициента k2 обеспечит сохранение заявленного класса эффективности, что должно позволить получать скидки на оплату тепловой энергии (после принятия соответствующих постановлений правительством РФ).Example 2. AITP, which regulates the heat supply of a building, the algorithm of which is developed on the basis of the proposed method using the coefficient k 2 will ensure the preservation of the declared efficiency class, which should allow receiving discounts on the payment of heat energy (after the adoption of relevant decisions by the government of the Russian Federation).
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133727A RU2667408C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Method of adaptive regulation of thermal consumption of the building |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017133727A RU2667408C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Method of adaptive regulation of thermal consumption of the building |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2667408C1 true RU2667408C1 (en) | 2018-09-19 |
Family
ID=63580243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017133727A RU2667408C1 (en) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | Method of adaptive regulation of thermal consumption of the building |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2667408C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450313C2 (en) * | 2007-02-08 | 2012-05-10 | Нордик Гётеборг Аб | Heating system control based on required heating power |
US8965587B2 (en) * | 2012-09-30 | 2015-02-24 | Google Inc. | Radiant heating controls and methods for an environmental control system |
RU2014126365A (en) * | 2011-11-28 | 2016-01-27 | Белимо Холдинг Аг | METHOD FOR REGULATING THE ROOM TEMPERATURE IN ONE OR A GROUP OF MULTIPLE ROOMS, AND ALSO A DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD |
-
2017
- 2017-09-27 RU RU2017133727A patent/RU2667408C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450313C2 (en) * | 2007-02-08 | 2012-05-10 | Нордик Гётеборг Аб | Heating system control based on required heating power |
RU2014126365A (en) * | 2011-11-28 | 2016-01-27 | Белимо Холдинг Аг | METHOD FOR REGULATING THE ROOM TEMPERATURE IN ONE OR A GROUP OF MULTIPLE ROOMS, AND ALSO A DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD |
US8965587B2 (en) * | 2012-09-30 | 2015-02-24 | Google Inc. | Radiant heating controls and methods for an environmental control system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Методические рекомендации по составлению технико-экономических обоснований для энергосберегающих мероприятий // Энергоэффективность. Приложение, Август, 2016, стр.7. ISBN 2309-8317. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101421561B (en) | Method and system for controlling the climate in a house | |
ATE412936T1 (en) | HEATING SYSTEM CONTROL BASED ON REQUIRED HEATING POWER | |
RU2655154C2 (en) | Method for adjusting the setpoint temperature of a heat transfer medium | |
CN105674390B (en) | Method and device for adjusting dynamic hydraulic balance of central heating system | |
DK2354682T3 (en) | Method and device for setting a temperature control device | |
CN108006915B (en) | Air conditioner control method and air conditioner | |
US20160290667A1 (en) | Air-conditioning control device and storage medium | |
EA201800496A1 (en) | METHOD OF REGULATING THE HEATING OF HEAT FOR HEATING OF BUILDINGS AND THE REGULATION SYSTEM ON ITS BASIS (OPTIONS) | |
JP2016211810A (en) | Air conditioning system | |
CN110345256A (en) | A kind of valve control method and valve | |
JP5951142B1 (en) | Air conditioning system controller | |
CN108919862A (en) | A kind of automatic temperature/humidity control method of airtight cabinet based on temperature feedback | |
RU2667408C1 (en) | Method of adaptive regulation of thermal consumption of the building | |
Chen et al. | A novel control logic for fan coil unit considering both room temperature and humidity control | |
JP2018141566A (en) | Radiation air-conditioning system | |
RU2348061C1 (en) | Automatic building heating adjustment system with automatic setup unit | |
CN108253597A (en) | Air conditioning control method and air conditioner | |
CN111664500B (en) | Heating temperature control method and device, computer equipment and readable storage medium | |
CN107631437A (en) | A kind of fan coil control on demand system and its control method | |
KR102070889B1 (en) | Valve controller for heating system | |
RU2527186C1 (en) | Automatic control system of building heating | |
FI127595B (en) | Control system for heating and ventilation system and method for controlling heating of a building | |
CN115200080B (en) | Heat supply temperature control method, system, equipment and storage medium | |
CN210801525U (en) | Cascade regulation control system in air conditioner water system | |
KR101423460B1 (en) | Method for heating control of boiler having control function of heating max-output |