RU2761689C2 - System for central heating and hot water supply, operating mode control and heat consumption control - Google Patents
System for central heating and hot water supply, operating mode control and heat consumption control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2761689C2 RU2761689C2 RU2020140846A RU2020140846A RU2761689C2 RU 2761689 C2 RU2761689 C2 RU 2761689C2 RU 2020140846 A RU2020140846 A RU 2020140846A RU 2020140846 A RU2020140846 A RU 2020140846A RU 2761689 C2 RU2761689 C2 RU 2761689C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- temperature
- heating
- coolant
- heat carrier
- Prior art date
Links
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
- F24D17/00—Domestic hot-water supply 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
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится системам отопления для жилых и иных зданий и горячего водоснабжения жилых зданий.The invention relates to heating systems for residential and other buildings and hot water supply of residential buildings.
Из существующего уровня техники известны устройства отопления и горячего водоснабжения (RU 2719170, RU 2710632, RU 2710633, RU 2677108, RU 2676579, 2674713), в которых предложены разные способы и устройства для регулирования температур теплоносителя и горячей воды, а также способ управления заполнением системы отопления и слива теплоносителя из системы (RU 2372560, RU 2313731). Известны способы определения потерь тепла у потребителя путем воздействия на помещения ступенчатыми изменениями мощности обогрева (RU 2655640) и способ регулирования подачи тепла по расчетным графикам (2642038). Недостатками этих изобретений является подробное обоснование решения отдельных задач управления известными способами управления температурным режимом отопления по расчетным графикам, не обеспечивающим достаточную точность задания теплового режима помещений.From the existing state of the art, devices for heating and hot water supply are known (RU 2719170, RU 2710632, RU 2710633, RU 2677108, RU 2676579, 2674713), which propose different methods and devices for regulating the temperatures of the heat carrier and hot water, as well as a method for controlling the filling of the system heating and draining the coolant from the system (RU 2372560, RU 2313731). Known methods for determining heat loss from a consumer by influencing the premises with stepwise changes in heating power (RU 2655640) and a method for regulating heat supply according to calculated schedules (2642038). The disadvantages of these inventions are a detailed substantiation of the solution of individual control problems by known methods of controlling the temperature regime of heating according to the calculated schedules, which do not provide sufficient accuracy in setting the thermal regime of the premises.
В книге. М. Махов «Отопление», Москва, 2014. - учебнике вузов изложены теоретические основы и рекомендации по организации отопления помещений. Имеется спорное утверждения; «при однотрубной системе «вода протекает последовательно через все приборы» (отопления).In the book. M. Makhov "Heating", Moscow, 2014. - a textbook of universities sets out the theoretical foundations and recommendations for the organization of space heating. There is a controversial statement; “With a one-pipe system,“ water flows sequentially through all devices ”(heating).
Наиболее близкими к заявляемой являются системы теплоснабжения и горячего водоснабжения, описанные в нормативном документе Министерства строительства Российской Федерации СП41-101-96 «Проектирование тепловых пунктов».The closest to the claimed are the heat supply and hot water supply systems, described in the regulatory document of the Ministry of Construction of the Russian Federation SP41-101-96 "Design of heating units".
Описанные в этом документы системы имеют существенные недостатки.The systems described in this document have significant drawbacks.
1. Рекомендовано присоединять системы отопления зданий непосредственно к тепловым сетям с температурой теплоносителя до 150°С, что приведет к перегреву подвального этажа и стен здания.1. It is recommended to connect the heating systems of buildings directly to heating networks with a coolant temperature of up to 150 ° C, which will lead to overheating of the basement floor and the walls of the building.
2. При необходимости снизить температуру теплоносителя, направляемого в здание, рекомендовано использовать элеватор и регулятор давления на входе в тепловой пункт, регулировать перепад температур в подающем и возвратном трубопроводах.2. If it is necessary to reduce the temperature of the heat carrier supplied to the building, it is recommended to use an elevator and pressure regulator at the inlet to the heating point, to regulate the temperature difference in the supply and return pipelines.
Отдача тепла зданию может быть определена по разности температур. Но количество тепловой энергии, необходимой для отопления здания, определяется не разностью температур а температурой батарей и зависит от температуры окружающей среды. При наличии управления сечением элеватора стабилизация давление на входе в тепловой пункт является излишней.Heat output to a building can be determined from the temperature difference. But the amount of thermal energy required to heat a building is not determined by the temperature difference but by the temperature of the batteries and depends on the ambient temperature. If there is a control of the elevator cross-section, the stabilization of the pressure at the inlet to the heating point is unnecessary.
3. Имеется схема управления температурой теплоносителя с учетом температуры наружного воздуха с помощью регулятора давления, регулирующего клапана на подающем трубопроводе и регулятора перепада давлений с помощью насоса на трубопроводе возврата, используемого для подмешивания остывшего теплоносителя. Такая схема излишне сложна и регуляторы создают помехи друг другу. Расчетный температурной график не обеспечивает получение заданной температуры воздуха в здании.3. There is a circuit for controlling the temperature of the coolant taking into account the outside air temperature using a pressure regulator, a regulating valve on the supply pipeline and a differential pressure regulator using a pump on the return pipeline used to mix the cooled coolant. This circuit is unnecessarily complex and the regulators interfere with each other. The calculated temperature schedule does not provide the target air temperature in the building.
4. В узле подогрева воды для горячего теплоснабжения холодная вода смешивается с водой возврата и поступает в теплообменник, из которого подается в здания. Насосы установлены на подкачке возврата и для подачи воды в здания. Это снижает эффективность теплообмена и приводит к ошибкам при измерении расхода тепла. Применение двух насосов не оправдано.4. In the unit for heating water for hot heating, cold water is mixed with the return water and enters the heat exchanger, from which it is supplied to the buildings. The pumps are installed at the return pump and for supplying water to buildings. This reduces the efficiency of heat transfer and leads to errors in the measurement of heat consumption. The use of two pumps is not justified.
Системы погодного регулирования ООО «Интелприбор» предусматривает работу с элеватором и рассчитана на выполнения температурного графика МОЭК для температур в подающем и возвратном трубопроводах узла обогрева, что не гарантирует заданный тепловой режим конкретного здания и требует сложных подгоночных операций.The weather control system of Intelpribor LLC provides for work with an elevator and is designed to fulfill the MOEK temperature schedule for temperatures in the supply and return pipelines of the heating unit, which does not guarantee the specified thermal regime of a particular building and requires complex adjustment operations.
Имеется ряд патентов на изобретения (RU 2729177 (выд. 16.06.2006); RU 2310820 (16.06.2006); RU 2300086, RU 2300087, RU 2300088 (23.03.2006); и другие, а также известны приборы учета тепла ООО «Интелпробор», имеющие два расходомера, два измерителя температуры и два измерителя давления теплоносителя. В них вычисляются весовые расходы теплоносителя в трубопроводах подачи и возврата с учетом зависимости плотности от давления и температуры. По разности расходов определяется утечка теплоносителя. Вычисляют расход тепла на отопление и горячее водоснабжение по разности потоков тепла в подающем и обратном трубопроводах с учетом зависимости теплосодержания от давления и температуры. При этом в патенте RU 2300086 ссылаются на ГСССД 188-99, где дана зависимость энтальпии воды в диапазоне температур 0-1000°С и давлений 0ю001-1000 Мпа. Однако плотность воды в диапазоне от 1 до 25 бар изменяется на 0.2%, что пренебрежимо мало. Плотность воды в диапазоне температур 0.-100°С изменяется на 3%, объемная теплоемкость волы на 2.5%, а в диапазоне температур 30-80°С - 2%,. Можно принять среднее значение объемной теплоемкости воды при вычислении расхода тепла. Отклонение от среднего значения в этом диапазоне температур не превысит 1%, что находится в пределах допустимой дополнительной погрешностей для приборов класса 3 и 5. Поэтому проще всего не вычислять весовой расход теплоносителя с учетом его температуры и учитывать тепловую зависимость весовой теплоемкости воды, а просто учитывать среднее значение объемной теплоемкости воды в нужном температурном интервале теплоносителяThere are a number of patents for inventions (RU 2729177 (issued on 06/16/2006); RU 2310820 (06/16/2006); RU 2300086, RU 2300087, RU 2300088 (03/23/2006); and others, as well as heat metering devices Intelprobor ", Having two flow meters, two temperature meters and two pressure meters of the heat carrier. They calculate the weight flow rates of the heat carrier in the supply and return pipelines, taking into account the dependence of density on pressure and temperature. The difference in flow rates determines the leakage of the heat carrier. Calculate the heat consumption for heating and hot water supply by the difference between the heat fluxes in the supply and return pipelines, taking into account the dependence of the heat content on pressure and temperature.At the same time, the patent RU 2300086 refers to GSSSD 188-99, which gives the dependence of the enthalpy of water in the temperature range 0-1000 ° C and pressures 0у001-1000 MPa However, the density of water in the range from 1 to 25 bar changes by 0.2%, which is negligible. The density of water in the temperature range from 0 to 100 ° C changes by 3%, the volume heat capacity of ox by 2.5%, and in the temperature range 30-80 ° С - 2%. You can take the average value of the volumetric heat capacity of water when calculating the heat consumption. The deviation from the average value in this temperature range will not exceed 1%, which is within the permissible additional errors for devices of
Весовой расход теплоносителя тоже не нужен: достаточно знать объемный расход, измеряемый всеми расходомерами.The mass flow rate of the coolant is also not needed: it is enough to know the volume flow rate measured by all flow meters.
Значительно важнее для повышения точности контроля расхода тепла измерять не две температуры, а их разность, погрешность которой вдвое меньше погрешности вычисленной разности двух измерений температуры.It is much more important to increase the accuracy of control of heat consumption to measure not two temperatures, but their difference, the error of which is half the error of the calculated difference between two temperature measurements.
Дальнейшее снижение погрешности будет достигнуто, если использовать счетчик тепла с типоразмером входящего в него расходомера, соответствующим диапазону изменений расхода на контролируемом объекте и в конструкции счетчика тепла будет предусмотрена возможность задания значения теплоемкости в рабочем диапазоне температур и выбора диапазона измерений разности температур. Например, в контур обогрева здания нужно подавать теплоноситель с температурами от 30 до 80 градусов и разность температур добавляемого теплоносителя и теплоносителя в контуре обогрева будет от 3 до 30 градусов.Further reduction of the error will be achieved if a heat meter is used with a standard size of the flow meter included in it, corresponding to the range of changes in flow rate at the controlled object and the design of the heat meter will provide the ability to set the heat capacity value in the operating temperature range and select the temperature difference measurement range. For example, in the heating circuit of a building, it is necessary to supply a heat carrier with temperatures from 30 to 80 degrees and the temperature difference between the added heat carrier and the heat carrier in the heating circuit will be from 3 to 30 degrees.
Как правильно отмечают изобретатели, погрешность контроля расходов во много раз превышает возможную утечку теплоносителя и по разности расходов утечку определить невозможно. Тем не менее они предлагают метод калибровки расходомеров, чтобы определять утечку.As the inventors correctly point out, the error in controlling the flow rates is many times greater than the possible leakage of the coolant, and it is impossible to determine the leakage from the difference in flow rates. However, they propose a method to calibrate flow meters in order to detect leaks.
Утечка теплоносителя может произойти из-за неисправности сальников. Ее наличие проще всего определить осмотром оборудования.Leakage of coolant can occur due to a malfunction of the oil seals. Its presence is easiest to determine by inspection of the equipment.
Применение двух расходомеров для учета расхода тепла на горячее водоснабжение приводит к грубым ошибкам. Из произведения расхода теплоносителя в трубопроводе подачи на разность теплосодержаний горячей и холодной воды вычитают произведение расхода теплоносителя в трубопроводе возврата на разность теплосодержания перед теплообменником и теплосодержания холодной воды. При этом датчик температуры холодной воды отсутствует и принимаю ее значение 5°С. И это не главная ошибка. Расход возврата воды измеряют до смешения с холодной водой, а температуру возврата - после смешения, потому она ниже температуры в трубопроводе подачи. Для вычисления расхода тепла на подготовку горячей воды расход воды в трубопроводе подачи нужно умножить на теплоемкость воды и разность температур до и после теплообменника. А еще проще нагревать только холодную воду, умножить ее расход на теплоемкость и на разность температур до и после теплообменника.The use of two flow meters to account for heat consumption for hot water supply leads to gross errors. From the product of the flow rate of the coolant in the supply pipeline by the difference in the heat content of hot and cold water, subtract the product of the flow rate of the coolant in the return pipeline by the difference in the heat content in front of the heat exchanger and the heat content of cold water. In this case, there is no cold water temperature sensor and I accept its value as 5 ° C. And this is not a major mistake. The water return flow rate is measured before mixing with cold water, and the return temperature is measured after mixing, therefore it is lower than the temperature in the supply pipeline. To calculate the heat consumption for the preparation of hot water, the water consumption in the supply pipeline must be multiplied by the heat capacity of the water and the temperature difference before and after the heat exchanger. And it is even easier to heat only cold water, multiply its consumption by the heat capacity and by the temperature difference before and after the heat exchanger.
Точно также расход тепла на отопление при открытом способе можно определить по расходу подмешиваемого теплоносителя и разности температур вводимого теплоносителя и теплоносителя в контуре отопления здания.In the same way, the heat consumption for heating with the open method can be determined by the flow rate of the mixed coolant and the temperature difference between the injected coolant and the coolant in the heating circuit of the building.
С такой задачей справляются более простые и дешевые домовые и квартирные счетчики тепла. По ним, как и по счетчикам волы проще начислять ежемесячные платежи.Simpler and cheaper house and apartment heat meters can cope with this task. It is easier for them, as well as for ox counters, to calculate monthly payments.
В качестве прототипа изобретения принята определенная СП41-101-96 «Проектирование тепловых пунктов», система центрального отопления и горячего водоснабжения.As a prototype of the invention, a certain SP41-101-96 "Design of heat points", a central heating and hot water supply system was adopted.
Целью изобретения является поддержание комфортных температур в помещениях зданий, подготовка горячей воды с заданной температурой и экономный расход тепла.The aim of the invention is to maintain comfortable temperatures in buildings, prepare hot water at a given temperature and economical heat consumption.
Для достижения этой цели в системе центрального отопления и горячего водоснабжения, управления режимом работы и контроля расхода тепла, состоящей из тепловой станции, нескольких тепловых пунктов и отапливаемых зданий, по крайней мере одного центрального узла подготовки горячей воды и одного узла подготовки теплоносителя для отопления с приборами автоматического управления и контроля на каждом тепловом пункте и по крайней мере одного контура отопления каждого здания,To achieve this goal, in a central heating and hot water supply system, operating mode control and heat consumption control, consisting of a heating station, several heating points and heated buildings, at least one central hot water preparation unit and one heat carrier preparation unit for heating with appliances automatic control and monitoring at each heating point and at least one heating circuit of each building,
- в теплообменнике узла подготовки горячей воды подогревается только вода из трубопровода холодной воды;- only water from the cold water pipeline is heated in the heat exchanger of the hot water preparation unit;
- выходной патрубок теплообменника вместе с трубопроводом возврата горячей воды подключен к входу циркуляционного насоса;- the outlet pipe of the heat exchanger together with the hot water return pipe is connected to the inlet of the circulation pump;
- на трубопроводе холодной воды на входе в теплообменник установлены расходомер и датчик температуры;- a flow meter and a temperature sensor are installed on the cold water pipeline at the inlet to the heat exchanger;
- на трубопроводе после теплообменника и на трубопроводе после насоса установлены датчики температуры;- temperature sensors are installed on the pipeline after the heat exchanger and on the pipeline after the pump;
- температура горячей воды после теплообменника регулируется изменением расхода теплоносителя, протекающего противотоком воде;- the temperature of the hot water after the heat exchanger is regulated by changing the flow rate of the coolant flowing countercurrently to the water;
- заданное значение температуры определяется по разности нормативного значения и температуры после циркуляционного насоса;- the set temperature value is determined by the difference between the standard value and the temperature after the circulation pump;
- центральный узел отопления состоит из установленного на трубопроводе подачи жидкостного элеватора, подкачивающего насоса, коллектора раздачи теплоносителя контурам отопления зданий, автоматического регулятора температуры теплоносителя, расходомера на выходе подкачивающего насоса, счетчика тепла и частотного регулятора скорости привода насоса;- the central heating unit consists of a liquid elevator installed on the supply pipeline, a booster pump, a manifold for distributing a coolant to heating circuits of buildings, an automatic coolant temperature regulator, a flow meter at the outlet of the booster pump, a heat meter and a frequency regulator of the pump drive speed;
- элеватор снабжен электроприводом для изменения расхода горячего теплоносителя;- the elevator is equipped with an electric drive to change the flow rate of the hot coolant;
- трубопровод возврата теплоносителя подключен к элеватору;- the coolant return pipeline is connected to the elevator;
- перед насосом установлен обратный клапан для предотвращения утечки теплоносителя при остановке подкачивающего насоса;- a check valve is installed in front of the pump to prevent leakage of the coolant when the booster pump is stopped;
- автоматический регулятор температуры теплоносителя имеет датчик температуры окружающей среды и датчик температуры теплоносителя, обеспечивает задание повышенной температуры теплоносителя в линейной зависимости от снижения температуры окружающей среды;- automatic regulator of the coolant temperature has an ambient temperature sensor and a coolant temperature sensor;
- частотный регулятор скорости используется для стабилизации давления теплоносителя после подкачивающего насоса в рабочем режиме и управления расходом теплоносителя при заполнении контуров обогрева зданий;- frequency speed controller is used to stabilize the coolant pressure after the booster pump in operating mode and control the coolant flow rate when filling the heating circuits of buildings;
- в каждом здании установлен по меньшей мере один контур отопления, состоящий из элеватора с ручным управлением сечением сопла, циркуляционного насоса, горизонтальных трубопроводов в подвале здания и на техническом этаже, стояков для раздачи теплоносителя по помещениям разных этажей, батарей отопления, устройств для выпуска воздуха из контуров обогрева и регулятора давления в нижней части контуров для предотвращения образования разрежения в контурах;- in each building, at least one heating circuit is installed, consisting of an elevator with a manual control of the nozzle section, a circulation pump, horizontal pipelines in the basement of the building and on the technical floor, risers for distributing coolant to rooms on different floors, heating batteries, air release devices from the heating circuits and a pressure regulator in the lower part of the circuits to prevent the formation of a vacuum in the circuits;
- с помощью элеватора настраивается расход теплоносителя из центрального узла отопления для получения заданной температуры теплоносителя в контуре обогрева здания при любой температуре наружного воздуха;- using an elevator, the flow rate of the heat carrier from the central heating unit is adjusted to obtain the set temperature of the heat carrier in the heating circuit of the building at any outside temperature;
- трубопроводы возврата теплоносителя каждого здания соединены с трубопроводом возврата теплоносителя на тепловом пункте, куда поступает избыток теплоносителя после регуляторов давления;- pipelines for the return of the heat carrier of each building are connected to the pipeline for the return of the heat carrier at the heating point, where the excess of the heat carrier is supplied after the pressure regulators;
- для учета расхода тепла используют счетчик тепла, измеряющий расход подпитки теплоносителем, поступающим из центрального узла отопления, и разность температур этого теплоносителя и теплоносителя в контуре отопления здания.- to account for the heat consumption, a heat meter is used, which measures the flow rate of the replenishment with the heat carrier coming from the central heating unit, and the temperature difference between this heat carrier and the heat carrier in the heating circuit of the building.
Техническим результатом, обусловленным данной совокупностью признаков, является наиболее эффективное использование площади теплопередачи теплообменника и температурного потенциала теплоносителя при подготовке горячей воды, обеспечение оптимальной температуры помещений при любых погодных условиях и поэтому оптимальный расход тепла на отопления зданий.The technical result, due to this set of features, is the most efficient use of the heat transfer area of the heat exchanger and the temperature potential of the coolant when preparing hot water, ensuring the optimal room temperature in all weather conditions and therefore the optimal heat consumption for heating buildings.
Для пояснения сущности изобретения и причин достижения технического результата используются графики температурных режимов на рис. 1 и технологическая схема системы центрального теплоснабжения и горячего водоснабжения, представленная на рис. 2.To explain the essence of the invention and the reasons for achieving the technical result, the graphs of temperature regimes are used in Fig. 1 and the technological diagram of the central heating and hot water supply system, shown in Fig. 2.
Так как теплопроводность металла высока и коэффициент теплоотдачи от водяного теплоносителя к металлу батарей велик, а теплоотдача к воздуху помещений при его свободной конвекции очень мала, то температура поверхности труб и верхней части батарей практически совпадает с температурой теплоносителя в контуре отопления здания. Теплоноситель, заполняющий батареи, охлаждается, отдавая тепло воздуху помещения. Более плотный охлажденный теплоноситель опускается в низ батарей и затем с очень малым расходом вытесняется в стояк контура обогрева здания. Под действием циркуляционного насоса расход теплоносителя в стояках велик, что обеспечивает практически не значимый перепад температур по высоте стояка и равный обогрев помещений на всех этажах. Подпитка горячим теплоносителем обеспечивает постоянство температуры теплоносителя во времени.Since the thermal conductivity of the metal is high and the heat transfer coefficient from the water coolant to the metal of the batteries is high, and the heat transfer to the air of the premises with its free convection is very low, the temperature of the surface of the pipes and the upper part of the batteries practically coincides with the temperature of the coolant in the heating circuit of the building. The coolant that fills the batteries is cooled, giving off heat to the air in the room. The denser cooled heat carrier is lowered to the bottom of the batteries and then, at a very low flow rate, is forced into the riser of the building heating circuit. Under the action of a circulation pump, the flow rate of the coolant in the risers is high, which ensures a practically insignificant temperature difference along the height of the riser and equal heating of the premises on all floors. Make-up with hot coolant ensures that the temperature of the coolant is constant over time.
Потери тепла здания, обусловленные теплопередачей через стены, окна и двери и подсом холодного уличного воздуха через окна и двери, пропорциональны разности температур наружного воздуха Т и температуры помещения р. Теплоотдача от батарей отопления пропорциональна разности температуры батарей (и теплоносителя в них) t и температуры воздуха помещения р. При установившейся температуре воздуха, перегородок здания и внутренних поверхностей стен помещения отношение этих разностей является константой К=(p-t)/(T-p).The heat losses of the building caused by heat transfer through walls, windows and doors and the intake of cold outside air through windows and doors are proportional to the difference between the outside air temperatures T and the room temperature p. Heat transfer from heating batteries is proportional to the difference between the temperature of the batteries (and the coolant in them) t and the temperature of the room air p. At a steady temperature of air, building partitions and internal surfaces of the walls of the room, the ratio of these differences is a constant K = (p-t) / (T-p).
Эту константу можно просто вычислить по результатам измерения температур через достаточно большой промежуток времени после начала отопительного сезона. Задержка отопительного сезона нарушает права потребителей на комфортную температуру и приводит к необходимости подачи теплоносителя с повышенными температурами для компенсации затрат тепла на прогрев здания.This constant can be simply calculated from the results of temperature measurements after a sufficiently long period of time after the start of the heating season. A delay in the heating season violates the rights of consumers to a comfortable temperature and leads to the need to supply a heat carrier with elevated temperatures to compensate for the heat consumption for heating the building.
На рис. 1 приведены различные графики зависимости температуры теплоносителя от температуры окружающей среды. Два верхние сплошные линии отражают график, рекомендованный ПАО МОЭК для тепловых пунктов. Линия «П» соответствует температуре теплоносителя в трубопроводе подачи. Линия «В» соответствует температурам в трубопроводе возврата. Эти графики принимаются за основу при настройке погодных регуляторов температур помещений. Разница температур между линиями графиков составляет от 3 до 20 градусов и характеризует рекомендованное использование потенциала теплоносителя.In fig. 1 shows various graphs of the dependence of the temperature of the coolant on the ambient temperature. The two upper solid lines represent the schedule recommended by PJSC MOEK for heat points. Line "P" corresponds to the temperature of the coolant in the supply pipeline. Line "B" corresponds to the temperatures in the return line. These charts are taken as a basis for setting the weather regulators for room temperatures. The temperature difference between the graph lines is from 3 to 20 degrees and characterizes the recommended use of the coolant potential.
Самая нижняя сплошная линия «К=0.7» отражает температуру батарей, необходимую для получения температуры воздуха 20°С в помещениях дома с улучшенной теплоизоляцией. Пунктирные графики отражают температуры теплоносителя, необходимые для достижения температуры воздуха 20°С в помещениях, характеризуемых коэффициентом К со значениями соответственно 0,8, 1 и 1,2. График «1,2» совпадает с линией «П» при температуре - 40°С и ниже на 4.5°С при температуре 10 С, так как не учитывает затраты на прогрев здания, остывшего к началу сезона отопления. График «В» соответствует температурам теплоносителя, обеспечивающим температуру 26°С в помещении с К=0,8. То есть по той же причине рассчитан на подачу излишнего количества тепла для обогрева здания.The lowest solid line "K = 0.7" reflects the temperature of the batteries required to obtain an air temperature of 20 ° C in the premises of the house with improved thermal insulation. The dotted graphs reflect the temperatures of the coolant required to reach an air temperature of 20 ° C in rooms characterized by the K coefficient with values of 0.8, 1 and 1.2, respectively. The graph "1.2" coincides with the line "P" at a temperature of -40 ° C and lower by 4.5 ° C at a temperature of 10 C, since it does not take into account the costs of heating a building that has cooled down by the beginning of the heating season. Graph "B" corresponds to the temperatures of the heat carrier, providing a temperature of 26 ° C in a room with K = 0.8. That is, for the same reason, it is designed to supply an excessive amount of heat to heat the building.
Наибольшая разница температур теплоносителя в трубопроводах подачи и возврата по графикам МОЭК составляет 20 градусов. Если из теплового пункта в здания подавать теплоноситель по графику К=1,2, то для зданий с К=0,7 и К=0,8 разрыв температур будет больше 20°С и значит их обогрев будет обеспечен при при меньшем расходе теплоносителя, чем по графикам МОЭК.The greatest difference in the temperatures of the coolant in the supply and return pipelines according to the MOEK schedules is 20 degrees. If the heating agent is supplied from the heating point to the buildings according to the schedule K = 1.2, then for buildings with K = 0.7 and K = 0.8, the temperature gap will be greater than 20 ° C and therefore their heating will be ensured at a lower heat carrier flow rate, than according to the MOEK schedules.
Уменьшить коэффициент К для какого-либо помещения можно не только с помощью улучшенной теплоизоляции или герметизацией дверей и окон (но при этом будет поступать меньше кислорода в помещение), но и увеличением площади батарей отопления. Одинаковое значение коэффициента К для всех помещений одного здания будет обеспечено, если площадь батареи отопления каждого помещения будет пропорциональна площади наружных стен этого помещения, в том числе для комнат в углах здания.It is possible to reduce the K coefficient for any room not only with the help of improved thermal insulation or sealing of doors and windows (but less oxygen will enter the room), but also by increasing the area of the heating batteries. The same value of the coefficient K for all rooms of one building will be ensured if the area of the heating battery in each room is proportional to the area of the outer walls of this room, including for rooms in the corners of the building.
При какой-либо температуре наружного воздуха (для большей точности при низкой) подбирают расход горячего теплоносителя, обеспечивающий заданную температуру батарей и воздуха помещения. Тогда при любой другой температуре наружного воздуха температура помещений не изменится, так как температура горячего теплоносителя изменяется пропорционально снижению температуры наружного воздуха и при постоянном расходе теплоносителя приток тепла увеличится пропорционально снижению температуры наружного воздуха. Так будут обеспечены комфортные условия отопления в любых погодных условиях.At any outside temperature (for greater accuracy at low), the flow rate of the hot coolant is selected, which ensures the set temperature of the batteries and the room air. Then, at any other outside air temperature, the room temperature will not change, since the temperature of the hot heat carrier changes in proportion to the decrease in the outside air temperature and at a constant flow rate of the heat carrier, the heat inflow will increase in proportion to the decrease in the outside air temperature. This will ensure comfortable heating conditions in all weather conditions.
Устройство системы отопления и горячего теплоснабжения на тепловом пункте, предлагаемое в данном изобретении, поясняется схемой на рис. 2.The device of the heating and hot heat supply system at the heat point, proposed in this invention, is illustrated by the diagram in Fig. 2.
На тепловой пункт подается горячий теплоноситель по трубопроводу подачи 1; охлажденный теплоноситель возвращается по трубопроводу возврата 2. Холодная вода поступает по водопроводу 3. Расходомеры 4 контролируют расход теплоносителя и воды. Температура воды и теплоносителя на всех участках контролируется с помощью термометров сопротивления 6. Теплосчетчик 5 контролирует расход тепла, поступающего на тепловой пункт. Теплосчетчик 7 контролирует расход тепла на горячее водоснабжение. Теплосчетчик 8 контролирует расход тепла на отопление всех зданий, обслуживаемых тепловым пунктом. В контуре отопления каждого здания может быть установлен свой счетчик.The heating point is supplied with a hot coolant through the
При подогреве воды для горячего водоснабжения используется теплообменник 9 с противотоком воды и теплоносителя, что обеспечивает полное использование потенциала теплоносителя, охлаждающегося до температуры, близкой к температуре холодной воды. Нагретая вода вместе с горячей водой из трубопровода возврата поступает на вход насоса 10, подается в здания, и возвращается по трубопроводам 11. Подогрев воды в теплообменнике 9 управляется многоканальным регулятором 12, использующим датчики температуры 6 на выходе теплообменника и на выходе из насоса. 10. В результате при потреблении горячей воды поддерживается заданная температура, а при отсутствии расхода циркуляционный насос может быть остановлен по сигналу от счетчика тепла 7, При прекращении расхода горячей воды нет расхода воды через теплообменник. Температура воды в трубопроводе после насоса уменьшается, что фиксируется датчиком температуры после насоса и приводит к увеличению задания регулятору и повышению температура воды в теплообменнике. При возобновлении расхода воды насос включается, вода из теплообменника поступает в сеть и компенсирует понижение температуры в сети.When heating water for hot water supply, a heat exchanger 9 with a counterflow of water and a heat carrier is used, which ensures the full use of the potential of the heat carrier, which is cooled to a temperature close to the temperature of cold water. Heated water together with hot water from the return pipeline enters the
В центральном узле отопления используется жидкостной элеватор (инжектор) 13 с электроприводом регулировочной иглы и частотный регулятор 14 скорости насоса 15 для управления расходом теплоносителя при заполнении системы и давлением теплоносителя в рабочем режиме. Многоканальный регулятор температуры 12, используя датчик температуры теплоносителя 6 и датчик температуры наружного воздуха 17, управляет температурой теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.In the central heating unit, a liquid elevator (injector) 13 with an electric drive of the adjusting needle and a
Через коллектор 16 и трубопроводы 18 теплоноситель с заданной температурой и со стабилизированным давлением поступает в контуры отопления зданийThrough the collector 16 and pipelines 18, the coolant with a given temperature and with a stabilized pressure enters the heating circuits of buildings
В каждом контуре отопления здания помимо батарей отопления, стояков и горизонтальных трубопроводов в подвале и на техническом этаже имеется циркуляционный насос 19 и элеватор 20 с ручным управлением для настройки подпитки контура обогрева здания теплоносителем с заданной температурой из центрального узла отопления.In each heating circuit of the building, in addition to radiators, risers and horizontal pipelines in the basement and on the technical floor, there is a circulation pump 19 and an
Избыток теплоносителя по трубопроводу 21 с регулятором давления прямого действия 22 поступает в трубопровод 2 возврата теплоносителя. Трубопровод 2 также имеет регулятор давления 23, обеспечивающий давление в нем, достаточное для обеспечения подсоса возвращаемого теплоносителя элеватором 13. Так как давление на входе в элеватор 20 стабилизировано с помощью частотного управления насосом центрального узла отопления и в контуре циркуляции здания регулятором 22, то при фиксированном положении иглы элеватора 20 приток теплоносителя имеет постоянный расход. При изменении температуры окружающей среды изменяется температура подпитки и температура в конторе отопления здания, что обеспечивает постоянство заданной температуры воздуха помещения.The excess coolant through the
Так обеспечиваются комфортная температура воздуха в здании и предотвращается перерасход тепла.This ensures a comfortable air temperature in the building and prevents excessive heat consumption.
Для решения всех задач в любое время года в тепловой пункт можно направлять теплоноситель с температурой до 95°С, а не перегретую воду. Такой температуры будет достаточно для горячего водоснабжения и отопления зданий при любой температуре окружающей среды. Только при -40°С в здания будет поступать теплоноситель с температурой 92°С и возвращаться с температурой 50…60°С. При нулевой температуре окружающей среды это будет соответственно 40°С и 30…40°С, а в начале отопительного сезона около 30°С.To solve all problems, at any time of the year, a heat carrier with a temperature of up to 95 ° C, and not overheated water, can be sent to a heating point. This temperature will be sufficient for hot water supply and heating of buildings at any ambient temperature. Only at -40 ° С will a heat carrier with a temperature of 92 ° С enter the buildings and return with a temperature of 50 ... 60 ° С. At zero ambient temperature this will be 40 ° C and 30 ... 40 ° C, respectively, and at the beginning of the heating season about 30 ° C.
Заполнение трубопроводов начинают с задания рабочих давлений на регуляторах 22 и 23. Подают теплоноситель в теплообменник 7 и удаляют воздух их системы подготовки горячей воды. После повышения давления до уровня, предусмотренного для трубопровода возврата, определяют расход теплоносителя на подогрев воды и полученное значение используют для задания расхода регулятору привода насоса 15. Включают регулятор температуры теплоносителя 12. При достижении заданного давления регулятор 14 ограничивает его рост, переходит к управлению давлением, воздействуя на скорость двигателя насоса.The filling of the pipelines begins with setting the operating pressures on the
В контурах отопления зданий выпускают воздух. Система начинает действовать в рабочем режиме.Air is vented in the heating circuits of buildings. The system begins to operate in operating mode.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140846A RU2761689C2 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | System for central heating and hot water supply, operating mode control and heat consumption control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020140846A RU2761689C2 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | System for central heating and hot water supply, operating mode control and heat consumption control |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020140846A RU2020140846A (en) | 2021-06-15 |
RU2020140846A3 RU2020140846A3 (en) | 2021-10-12 |
RU2761689C2 true RU2761689C2 (en) | 2021-12-13 |
Family
ID=76377147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020140846A RU2761689C2 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | System for central heating and hot water supply, operating mode control and heat consumption control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2761689C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2273800C1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Method of automatic control of heat supply system |
RU2372560C1 (en) * | 2008-07-07 | 2009-11-10 | ГОУ ВПО Военный инженерно-технический университет | Water heating-system |
RU118031U1 (en) * | 2012-02-28 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | WEATHER DEPENDENT HEATING SYSTEM |
RU2673758C2 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-29 | Валерий Константинович Николаев | Automated individual heat point with dependent connection of heating system and closed system of hot water supply |
-
2020
- 2020-12-10 RU RU2020140846A patent/RU2761689C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2273800C1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Method of automatic control of heat supply system |
RU2372560C1 (en) * | 2008-07-07 | 2009-11-10 | ГОУ ВПО Военный инженерно-технический университет | Water heating-system |
RU118031U1 (en) * | 2012-02-28 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | WEATHER DEPENDENT HEATING SYSTEM |
RU2673758C2 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-29 | Валерий Константинович Николаев | Automated individual heat point with dependent connection of heating system and closed system of hot water supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020140846A (en) | 2021-06-15 |
RU2020140846A3 (en) | 2021-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN206420588U (en) | A kind of commercial circulation heat pump water heater performance testing device | |
CN100395486C (en) | Method and device for simultaneously implementing heat regulation and heat measurement | |
CN101421560B (en) | Control of a system with a large thermal capacity | |
CN108463672B (en) | Method for controlling a centrifugal pump and associated pump system | |
CN104566596B (en) | A kind of heat supply network balance system | |
EP3488313B1 (en) | Reduction of the return temperature in district heating and increasing of the return temperature in district cooling | |
CN111023223B (en) | Heating heat supply network intelligent hydraulic balance system based on cloud and return water temperature | |
EA025762B1 (en) | Heat metering system and method for estimating thermal energy exchanged between a plurality of heat exchangers of central installation for generating and supplying thermal energy, and user complex | |
KR101147829B1 (en) | Hybrid Control Device and Hybrid Control Method for Heating and Cooling with Measured Data from Heat Meter | |
RU2761689C2 (en) | System for central heating and hot water supply, operating mode control and heat consumption control | |
CN206145959U (en) | Electronic constant temperature formula electric water heater | |
CN114383321A (en) | Energy-saving control system and control method for outlet water temperature of directly-heated heat pump water heater | |
RU2374566C1 (en) | Measuring and accounting system of heat consumption per each flat in heat supply systems | |
RU118031U1 (en) | WEATHER DEPENDENT HEATING SYSTEM | |
RU2380620C1 (en) | System for measuring and accounting heat consumed per each flat in heat supply systems for double-pipe system | |
KR101101772B1 (en) | The heating water flow control system by flow detection | |
CN110118665B (en) | Method for judging heating system thermal imbalance based on typical household room temperature and household heat meter | |
RU2789790C1 (en) | Method for natural regulation of building heating and a control system based on it | |
RU2188359C1 (en) | Apartment heating system | |
Kuznetsov et al. | Improvement of methods for thermal energy metering in apartment buildings with a vertical heating system | |
RU2273833C1 (en) | Method of measuring discharge of thermal energy of user with vertical and other types of arrangement of thermal sources | |
RU2389986C1 (en) | Method of determining heat consumption by local consumers (versions) | |
JP2003014247A (en) | Separately-metering central hot-water supply system | |
Alessio et al. | Experimental and Theoretical Energy Analysis of Two Types of Radiant Floor Heating Systems | |
Pazold et al. | Assessment of thermally activated inner building components or a high temperature stone storage system to utilize surplus renewable electrical energy |