RU2789441C2 - Method for operation of the circulation system and the circulation system - Google Patents
Method for operation of the circulation system and the circulation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2789441C2 RU2789441C2 RU2020140218A RU2020140218A RU2789441C2 RU 2789441 C2 RU2789441 C2 RU 2789441C2 RU 2020140218 A RU2020140218 A RU 2020140218A RU 2020140218 A RU2020140218 A RU 2020140218A RU 2789441 C2 RU2789441 C2 RU 2789441C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- temperature
- value
- circulation
- pipeline
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу работы циркуляционной системы, а также циркуляционной системе, каждый раз согласно признакам преамбул независимых пунктов формулы изобретения.The invention relates to the method of operation of the circulation system, as well as the circulation system, each time according to the features of the preambles of the independent claims.
Для того чтобы предотвратить рост микробов в сетях холодного водоснабжения, DIN EN 806, а также директива VDI 6023 требуют для установок питьевого водоснабжения в зданиях постоянного ограничения температуры холодной питьевой воды (PWC) на всех линиях установок до значения не более +25°C. Согласно DIN EN 806-2,3,6 температура воды в местах холодного водоснабжения не должна превышать +25°C в течение 30 секунд после полного открытия точки отбора. Кроме того, во избежание застоя воды, установка холодного водоснабжения должна быть спроектирована так, чтобы при нормальных условиях эксплуатации, питьевая вода регулярно пополнялась во всех линиях установки. Аналогичным образом, Директива VDI 6023 также содержит рекомендацию по поддержанию температуры питьевой воды как можно ниже +25°C. Естественно, ограничение температуры воды часто рассматривается как необходимое для других установок водоснабжения, таких как установки для промышленной технической воды.In order to prevent the growth of microbes in cold water networks, DIN EN 806 as well as VDI 6023 directive require for drinking water installations in buildings to permanently limit the cold drinking water temperature (PWC) in all installation lines to a maximum of +25°C. According to DIN EN 806-2,3,6, the water temperature in cold water supply points must not exceed +25°C for 30 seconds after the complete opening of the tapping point. In addition, in order to avoid water stagnation, the cold water installation must be designed so that, under normal operating conditions, potable water is regularly replenished in all lines of the installation. Similarly, VDI Directive 6023 also contains a recommendation to keep drinking water temperatures as low as +25°C as possible. Naturally, limiting the water temperature is often seen as necessary for other water supply installations, such as industrial service water installations.
Возникновению высоких температур PWC способствует единичное или комбинированное возникновение различных обстоятельств, включающих:The occurrence of high temperatures PWC contributes to the single or combined occurrence of various circumstances, including:
- высокие температуры PWC уже в бытовом разветвлении,- high PWC temperatures already in the domestic branch,
- тепловое воздействие на области установки, например, из-за положения и ориентации здания или областей установки внутри здания,- thermal effects on installation areas, e.g. due to the position and orientation of the building or installation areas inside the building,
- недостаточную изоляцию трубопроводов PWC для защиты от тепла,- insufficient insulation of PWC pipelines to protect against heat,
- установку трубопроводов PWC в помещениях и пространствах оборудования с источниками тепла, в общих областях установки, таких как шахты, каналы, подвесные потолки и стены установки с теплоносителями (например, трубопроводами системы отопления, питьевой горячей воды (PWH) и циркуляционной системы горячей питьевой воды (PWH-C), воздухозаборники и вытяжные каналы, лампы),- installation of PWC piping in rooms and spaces of equipment with heat sources, in common areas of the installation, such as shafts, channels, false ceilings and walls of the installation with heat transfer media (for example, piping of the heating system, drinking hot water (PWH) and circulating drinking water system (PWH-C), air intakes and exhaust ducts, lamps),
- фазы застоя в указанных областях установки,- phases of stagnation in the indicated areas of the installation,
- сильно разветвленные установки PWC с сопутствующими большими объемами установки,- highly branched PWC plants with attendant large plant volumes,
- трубопроводы PWC сверхбольших размеров.- Extra-large PWC pipelines.
Способом предпочтения в усилиях по соблюдению предписанных правил в фазах застоя до сих пор является принудительная промывка установок для имитации желаемой работы в этих фазах.The method of preference in efforts to comply with the prescribed rules in the stagnation phases has so far been the forced flushing of installations to simulate the desired operation in these phases.
Для обеспечения холодной питьевой водой уже предложены различные охлаждаемые циркуляционные системы для сети холодного водоснабжения.To provide cold drinking water, various refrigerated circulation systems for the cold water supply network have already been proposed.
Охлаждаемая циркуляционная система уже известна из патента EP 1 626 034 A1, в котором предложено контролируемое добавление дезинфицирующего средства в воду.A refrigerated circulation system is already known from EP 1 626 034 A1, which proposes the controlled addition of a disinfectant to water.
Из патента DE 10 2014 013 464 А1 известен способ работы циркуляционной системы с тепловым аккумулятором, циркуляционным насосом, регулирующим блоком и, по меньшей мере, двумя ответвлениями, и имеющей в остальном неизвестную структуру сети трубопроводов. Ответвления, каждое из которых имеет клапан, регулируемый приводным двигателем, согласованы с датчиками температуры, которые расположены перед каждой точкой смешения между ответвлениями. Приводные двигатели и/или циркуляционный насос соединены для обмена данными с регулирующим блоком беспроводным или проводным способом. Регулирующий блок предназначен для выполнения тепловой и гидравлической балансировки и тепловой дезинфекции путем ограничения диапазона измеряемых температур и/или адаптации мощности насоса в зависимости от разницы между фактическим значением температуры и заданным значением температуры.From
Из патента DE 20 2015 007 277 U1 известно устройство снабжения питьевой водой и технической водой здания, имеющего бытовое разветвление для холодной воды, которое подключено к коммунальной распределительной сети. Устройство подачи содержит, по меньшей мере, один циркуляционный трубопровод, снабженный насосом, и который ведет, по меньшей мере, к одному потребителю. В циркуляционном трубопроводе предусмотрен теплообменник, отводящий тепло из воды.From patent DE 20 2015 007 277 U1, a device for supplying drinking water and industrial water to a building is known, which has a domestic branch for cold water, which is connected to a public distribution network. The feed device contains at least one circulation pipeline, equipped with a pump, and which leads to at least one consumer. A heat exchanger is provided in the circulation pipeline, which removes heat from the water.
Кроме того, в патенте EP 3 159 457 A1 описано устройство подачи питьевой воды и технической воды, известное из патента DE 20 2015 007 277 U1, в котором теплообменник образован накопителем скрытой теплоты и содержит промывочный клапан с электроприводом, предусмотренный в циркуляционном трубопроводе, соединенный к устройству управления для целей управления. Промывочный клапан расположен между накопителем скрытой теплоты и точкой входа бытового разветвления в циркуляционный трубопровод, находящейся ниже по потоку от накопителя скрытой теплоты в направлении потока.In addition,
Известные циркуляционные системы с охлаждением воды не гарантируют или не гарантируют эффективно, что температура воды остается ниже желаемой температуры для всех отдельных участков и в течение всего времени работы циркуляционной системы.Known water-cooled circulating systems do not guarantee or effectively ensure that the water temperature remains below the desired temperature for all individual sections and during the entire operation of the circulating system.
Проблемы, которые настоящее изобретение предлагает к решению, поэтому гарантируют эффективным способом, что температура воды остается ниже желаемой температуры для всех отдельных участков и в течение всего времени работы циркуляционной системы.The problems that the present invention proposes to solve are therefore ensured in an efficient manner that the water temperature remains below the desired temperature for all individual sections and during the entire operation of the circulating system.
Задача решена согласно изобретению с признаками независимых пунктов формулы изобретения.The problem is solved according to the invention with features of independent claims.
Способ согласно изобретению относится к циркуляционной системе, имеющей устройство охлаждения с входным портом и выходным портом для охлаждения воды, и имеющей трубопроводную систему с множеством ответвлений, содержащих один или несколько отдельных участков с заданной тепловым взаимодействием с окружающей средой и соединенных посредством узлов, при этом одна или несколько линий трубопроводной системы сконфигурированы как подающий трубопровод, по меньшей мере, одна как одна подающая линия, соединенная с точкой ответвления, и, по меньшей мере, одна линия сконфигурирована как циркуляционный трубопровод, соединенный к подающему трубопроводу или трубопроводам.The method according to the invention relates to a circulation system having a cooling device with an inlet port and an outlet port for cooling water, and having a piping system with a plurality of branches, containing one or more separate sections with a given thermal interaction with the environment and connected by means of nodes, while one or several lines of the pipeline system are configured as a supply pipeline, at least one as one supply line connected to a branch point, and at least one line is configured as a circulation pipeline connected to the supply pipeline or pipelines.
Способ работы циркуляционной системы согласно изобретению отличается тем, что изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью определяется согласно модели осевого изменения температуры для первого отдельного участка, соединенного с выходным портом, начиная от начального значения температуры TMA*<Tsoll и начального значения объемного расхода Vz*, при этом изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью определяется для каждого дополнительного заданного отдельного участка, соединенного с первым отдельным участком, согласно модели изменения температуры, при граничном условии, что температура воды в начальной области заданного отдельного участка равна температуре воды в конечной области отдельного участка, с которой заданный отдельный участок соединен в направлении потока воды, а значение температуры Ta воды и значение объемного расхода Vz в выходном порте выбираются таким образом, чтобы в конечной области каждого отдельного участка циркуляционной системы, температура воды была TME<Tsoll, а во входном порте температура воды была установлена Tb<Tsoll с Tsoll-Tb<θ, где θ>0 является заданным значением.The method of operation of the circulation system according to the invention is characterized in that the change in water temperature between the start area and the end area is determined according to the axial temperature change model for the first separate section connected to the outlet port, starting from the initial temperature value T MA *<T soll and the initial value of the volume flow V z *, while the change in water temperature between the initial area and the end area is determined for each additional specified individual section connected to the first individual section, according to the temperature change model, under the boundary condition that the water temperature in the initial area of the specified individual section is equal to the temperature water in the end area of the individual section, with which the specified individual section is connected in the direction of water flow, and the temperature value T a of the water and the value of the volume flow V z at the outlet port are selected so that in the end area of each individual section qi circulation system, the water temperature was T ME <T soll , and at the inlet port the water temperature was set to T b <T soll with T soll -T b <θ, where θ>0 is the set value.
Предпочтительно, определение заключается в вычислении согласно модели осевого изменения температуры воды между начальной областью и конечной областью отдельного участка, то есть соответствующей части трубопровода, на основе поглощения тепла из окружающей среды отдельного участка. Таким образом, начиная с первого отдельного участка, соединенного с охлаждающим устройством, двигаясь последовательно через всю систему отдельных участков и, таким образом, вычисляет температуру во всей системе.Preferably, the determination consists in calculating, according to the model, the axial change in water temperature between the start area and the end area of the individual section, ie the corresponding part of the pipeline, based on the absorption of heat from the environment of the individual section. Thus, starting from the first individual section connected to the cooling device, moving sequentially through the entire system of individual sections and thus calculates the temperature in the entire system.
Согласно изобретению, значение Ta температуры воды и значение Vz объемного расхода в выходном порте, для которого температура воды TME<Tsoll в конечной области каждого отдельного участка циркуляционной системы и температура воды Tb<Tsoll во входном порте составляет Tsoll-Tb<θ, где θ>0 является заданным значением, определяются в способе посредством моделирования температуры и объемных расходов циркулирующей воды в трубопроводной системе, предпочтительно, путем расчета. Это, предпочтительно, выполнять для состояния с постоянным Vz.According to the invention, the value T a of the water temperature and the value V z of the volume flow at the outlet port, for which the water temperature T ME <T soll in the end region of each individual section of the circulation system and the water temperature T b <T soll at the inlet port is T soll - T b <θ, where θ>0 is a predetermined value, are determined in the method by simulating the temperature and volumetric flow rates of the circulating water in the piping system, preferably by calculation. This is preferably done for a state with constant V z .
Затем охлаждающее устройство и, возможно, циркуляционный насос циркуляционной системы регулируются таким образом, чтобы температура воды и объемный расход принимали установленные значения Ta и значение Vz.The cooling device and possibly the circulation pump of the circulation system are then adjusted so that the water temperature and the volumetric flow take on the set values T a and V z .
Согласно изобретению, предлагается устанавливать температуру в выходном порте, и изменения температуры рассчитывать на ее основе и использовать для моделирования согласно характеристике пункта 1 формулы изобретения.According to the invention, it is proposed to set the temperature at the outlet port, and calculate the temperature changes based on it and use it for modeling according to the characteristic of paragraph 1 of the claims.
Преимущество вычислений заключается в том, что для измерения чего-либо не нужен датчик, и возможно оценивать и изменять факторы влияния, а также, возможно, делать прогнозы.The advantage of computing is that you don't need a sensor to measure anything, and you can evaluate and change influencers, and possibly make predictions.
Расчет дает преимущество перед двухточечной системой регулирования и/или каскадным управлением этажами зданий или управлением по ответвлениям трубопровода, заключающееся в том, что требуется меньше точек измерения, а система, в целом, менее подвержена колебаниям.The calculation has the advantage over point-to-point control and/or cascade or branch control in that fewer measurement points are required and the system as a whole is less prone to fluctuations.
Таким образом, регулирование согласно изобретению, в отличие от предшествующего уровня техники, осуществляется посредством операции задания установки в выходном порте, хотя конструкция регулятора основана на общей системе водопровода с распределенными параметрами и расчетом нескольких температур TME. Следовательно, в основном требуется только один регулятор и только одна установка температуры для обеспечения температуры Ta.Thus, the regulation according to the invention, in contrast to the prior art, is carried out by the operation of setting the outlet port, although the design of the regulator is based on a common plumbing system with distributed parameters and the calculation of several temperatures T ME . Therefore, basically only one controller and only one temperature setting is required to provide the temperature T a .
Проблема, аналогичная проблеме сети холодного водоснабжения, существует в случае сети горячего водоснабжения. Меняются только рабочие температуры, а вместо охлаждающего устройства используется нагреватель или резервуар. Температура в сети горячего водоснабжения составляет от 60°C на выходе из резервуара, до 55°C на входе в резервуар. В отличие от сети холодного водоснабжения, где повышение температуры происходит за счет поступления тепла из окружающей среды, потери тепла приводят к падению температуры в сети горячего водоснабжения.A problem similar to that of the cold water network exists in the case of the hot water network. Only the operating temperatures change, and a heater or reservoir is used instead of a cooling device. The temperature in the hot water supply network ranges from 60°C at the tank outlet to 55°C at the tank inlet. In contrast to the cold water supply network, where the temperature rise occurs due to heat from the environment, heat losses lead to a temperature drop in the hot water supply network.
Следующая формула верна как для падения температуры в сети горячего водоснабжения, так и для повышения температуры в сети холодного водоснабжения.The following formula is true for both a temperature drop in a hot water network and an increase in temperature in a cold water network.
= удельный тепловой поток в Вт/м = specific heat flux in W/m
Δϑ=ϑ начальная среда - ϑ конечная среда, горячая вода Δϑ = ϑ initial medium - ϑ final medium, hot water
Δϑ=ϑ конечная среда - ϑ начальная среда, холодная вода Δϑ = ϑ final medium - ϑ initial medium, cold water
Таким образом, изобретение также включает аналогичный пример сети горячего водоснабжения, в которой резервуар или нагреватель используется вместо охлаждающего устройства.Thus, the invention also includes a similar example of a hot water network in which a tank or heater is used instead of a cooling device.
Кроме того, приведенные выше формулы справедливы и в сети холодного водоснабжения, если температура воды выше температуры окружающей среды.In addition, the above formulas are also valid in a cold water supply network if the water temperature is higher than the ambient temperature.
Таким образом, в целом, изобретение охватывает, с соответствующими адаптациями формул, используемых для расчета согласно моделям, случай использования теплообменника вместо охлаждающего устройства, который может нагревать или охлаждать воду.Thus, in general, the invention covers, with appropriate adaptations of the formulas used for calculation according to the models, the case of using a heat exchanger instead of a cooling device that can heat or cool water.
Термин ответвление означает линию, состоящую из отдельного участка или нескольких отдельных участков между двумя узлами, без дополнительных узлов, лежащих между ними. Ответвления связаны между собой узлами.The term branch means a line consisting of a single section or several separate sections between two nodes, with no additional nodes lying between them. Branches are interconnected by nodes.
Предпочтительно, граничное условие, что температура воды в начальной области заданного отдельного участка равна температуре воды в конечной области отдельного участка, к которому соединен заданный отдельный участок, относится только к отдельным участкам соответствующего ответвления.Preferably, the boundary condition that the temperature of the water in the start area of the predetermined individual section is equal to the temperature of the water in the end area of the individual section to which the predetermined individual section is connected applies only to the individual sections of the corresponding branch.
Температура и величина объемного расхода, выходящего из одного узла в смежный отдельный участок, зависят от температуры и величины входящих объемных расходов. Изобретение, предпочтительно, предполагает, что это обусловлено конструкцией трубопроводной системы.The temperature and amount of volume flow leaving one node to an adjacent individual section depend on the temperature and amount of incoming volume flow. The invention preferably assumes that this is due to the design of the piping system.
Распределение объемных расходов, выходящих из узла, между различными отходящими линиями или отдельными участками, предпочтительно, предполагается изобретением как заданное конструкцией трубопроводной системы.The distribution of the volume flow rates leaving the node between the various outgoing lines or individual sections is preferably assumed by the invention as given by the design of the pipeline system.
Предпочтительно, смешение температуры, когда ветви соединяются вместе, и температуры, когда ветви разделяются, рассчитываются на основе процентного распределения объемного расхода.Preferably, the mixing temperature when the branches are joined together and the temperatures when the branches are separated are calculated based on the percentage distribution of the volume flow.
В способе согласно изобретению, трубопроводная система считается заданной, при этом подразумевается, что трубопроводная система спроектирована в соответствии с правилами DIN 1988-300 для проектирования трубопроводных сетей, с указанием, в частности, определенных номинальных размеров линии PWC (холодной питьевой воды) и значения тепловой связи (теплового взаимодействия) циркулирующей воды с окружающей средой. Подразумевается, что конструкции трубопроводной сети, указанные или рекомендованные в других странах или регионах, также могут быть приняты во внимание.In the method according to the invention, the piping system is assumed to be predetermined, it being understood that the piping system is designed in accordance with DIN 1988-300 rules for the design of piping networks, specifying, in particular, the defined nominal dimensions of the PWC (cold drinking water) line and the value of the thermal connection (thermal interaction) of circulating water with the environment. It is understood that piping network designs specified or recommended in other countries or regions may also be taken into account.
Предпочтительно, в качестве начального значения объемного расхода Vz* выбирается наивысшее допустимое значение в соответствии с конструкцией трубопроводной системы. Это значение уменьшается до тех пор, пока температура циркулирующей воды не станет близкой к Tsoll, поскольку с уменьшением объемного расхода температура циркулирующей воды увеличивается, и, следовательно, температура во впускном порте увеличивается.Preferably, the highest allowable value according to the design of the piping system is selected as the initial value of the volume flow V z *. This value decreases until the temperature of the circulating water is close to T soll , because as the volume flow decreases, the temperature of the circulating water increases and hence the temperature at the inlet port increases.
Предпочтительно, значение TMA* варьируется, и выбирается максимальное значение Ta температуры воды, для которого температура воды во входном порте составляет Tb<Tsoll с Tsoll-Tb<θ, где θ>0 является заданным значением.Preferably, the value of T MA * is varied and a maximum water temperature value T a is selected for which the water temperature at the inlet port is T b <T soll with T soll -T b <θ, where θ>0 is the set value.
Учитывая Tsoll-Tb<θ, гарантируется, что температура воды в циркуляционной системе не будет слишком низкой, и система не будет эксплуатироваться с низким энергопотреблением. Обычно θ находится в диапазоне от 1°C до 5°C, но он также может лежать в другом диапазоне.Considering T soll -T b <θ, it is guaranteed that the temperature of the water in the circulating system will not be too low and the system will not be operated with low power consumption. Usually θ is in the range from 1°C to 5°C, but it can also lie in a different range.
Определение изменения температуры воды между начальной и конечной областью каждого отдельного участка может быть выполнено согласно моделям, которые сами по себе являются известными, например, путем имитационных расчетов или также соответствующих известных формул.The determination of the change in water temperature between the start and end area of each individual section can be carried out according to models which are known per se, for example by simulation calculations or also by corresponding known formulas.
При реализации способа согласно изобретению, циркуляционная система, предпочтительно, работает в состоянии, в котором не происходит удаления воды и поглощения воды, потому что в этом состоянии можно ожидать большего нагрева воды, чем в состоянии, в котором происходит удаление воды, и, следовательно, запас прочности из состояния с нежелательно высокой температурой воды обеспечивается за счет использования параметров Ta и Vz, определенных данным способом.When implementing the method according to the invention, the circulating system is preferably operated in a state in which there is no water removal and water absorption, because in this state more heating of the water can be expected than in the state in which water is removed, and therefore, a margin of safety from a state of undesirably high water temperature is provided by using the parameters T a and V z determined in this way.
Параметры Ta и Vz, определенные данным способом, используются преимущественно для моделирования данной циркуляционной системы, в которой трубопроводная система спроектирована в соответствии с юридическими спецификациями относительно номинальной ширины и теплового взаимодействия циркулирующей воды с окружающей средой, а также для работы так, чтобы выполнялись обязательные правила относительно температуры питьевой воды в циркуляционной системе.The parameters T a and V z , determined in this way, are used primarily to model a given circulation system in which the piping system is designed in accordance with legal specifications regarding the nominal width and thermal interaction of the circulating water with the environment, and to operate in such a way that the mandatory rules regarding the temperature of drinking water in the circulation system.
Моделирование заявителя для уже существующих систем показало, что при использовании параметров, установленных в соответствии с изобретением: а) упомянутые законодательные требования выполняются, и b) достигается более высокая энергоэффективность работы системы.Applicant's simulations for already existing systems have shown that by using the parameters set in accordance with the invention: a) the mentioned legal requirements are met, and b) a higher energy efficiency of the system operation is achieved.
Параметры Ta и Vz, определенные способом, используются, предпочтительно, для определения конструкции охлаждающего устройства с точки зрения его охлаждающей способности в данной циркуляционной системе, в которой трубопроводная система спроектирована в соответствии с юридическими спецификациями относительно номинальных ширины и теплового взаимодействия циркулирующей воды с окружающей средой. Кроме того, конструкция циркуляционного насоса может быть определена с учетом его мощности накачки.The parameters T a and V z , determined by the method, are preferably used to determine the design of the cooling device in terms of its cooling capacity in a given circulating system, in which the piping system is designed in accordance with legal specifications regarding the nominal width and thermal interaction of the circulating water with the environment. environment. In addition, the design of the circulation pump can be determined in terms of its pumping power.
Следующие ниже термины должны использоваться в этом тексте с определенным значением, при этом определение основано на стандарте DIN EN 806.The following terms are to be used in this text with a defined meaning, the definition being based on DIN EN 806.
Циркуляционный трубопровод циркуляционной системы обозначает трубопровод ниже по потоку от точки ответвления в циркуляции, по которой вода течет от выходного порта охлаждающего устройства обратно к входному порту охлаждающего устройства, если к нему не подключена дополнительная точка ответвления этого трубопровода.The circulating piping of a circulating system means a piping downstream of a branch point in a circulation through which water flows from the outlet port of the cooling unit back to the inlet port of the cooling unit, unless an additional branch point of that piping is connected to it.
Термин узел используется для элемента трубопровода, с которым соединяются трубопроводы. Либо, по меньшей мере, два объемных расхода могут входить в узел, и ровно один объемный расход может выходить из него, либо может входить ровно один объемный расход и, по меньшей мере, два объемных расхода могут отходить от него. Узел соответствует точке ответвления.The term node is used for the piping element to which piping is connected. Either at least two volume flows can enter the node and exactly one volume flow can leave it, or exactly one volume flow can enter and at least two volume flows can leave it. A node corresponds to a branch point.
Предпочтительно, ровно два объемных расхода входят в узел циркуляционной системы, и один объемный расход отходит от него, или входит ровно один объемный расход и от него отходят ровно два объемных расхода, например, в виде тройника.Preferably, exactly two volumetric flows enter and one volumetric flow leaves from it, or exactly one volumetric flow enters and exactly two volumetric flows leave it, for example, in the form of a tee.
Первый закон Кирхгофа применяется к узлам циркуляционной системы по аналогии с электрическими цепями, в соответствии с которыми сумма входящих объемных расходов равна сумме исходящих объемных расходов.Kirchhoff's first law applies to the nodes of a circulating system, similarly to electrical circuits, according to which the sum of the incoming volumetric flows is equal to the sum of the outgoing volumetric flows.
Предпочтительно, исходящие объемные расходы в каждом узле распределяются на исходящие объемные расходы равной величины. Следует понимать, что также возможны другие распределения.Preferably, the outgoing volume charges at each node are distributed among the outgoing volume charges of equal magnitude. It should be understood that other distributions are also possible.
Для узла с ровно одним исходящим объемным расходом с разными температурами и ровно одним входящим объемным расходом, предпочтительно, предполагается, что температура tm и массовый расход mm смешанной воды выходящего объемного расхода связаны следующим уравнением с температурой tk и массой расхода mk более холодного потока или температурой tw и массовым расходом mw более теплого потока:For an assembly with exactly one outgoing volume flow with different temperatures and exactly one incoming volume flow, it is preferably assumed that the temperature t m and the mass flow m m of the mixed water of the outgoing volume flow are related by the following equation to the temperature t k and mass flow m k of the cooler flow or temperature t w and mass flow m w of the warmer flow:
где:Where:
tm=температура смешанной воды (°C)t m = mixed water temperature (°C)
tk=температура холодной воды (°C)t k =cold water temperature (°C)
tw=температура теплой воды (°C)t w = warm water temperature (°C)
mm= масса/объем (расход) смешанной воды (кг; м³; кг/час; м³/час или%)m m = mass/volume (flow rate) of mixed water (kg; m³; kg/h; m³/h or %)
mk= масса/объем (расход) холодной воды (кг; м³; кг/час; м³/час или%)m k = mass/volume (flow rate) of cold water (kg; m³; kg/h; m³/h or %)
mw= масса/объем (расход) теплой воды (кг; м³; кг/час; м³/час или%)m w = mass/volume (flow rate) of warm water (kg; m³; kg/h; m³/h or %)
Для определения изменения температуры воды между начальной и конечной областью отдельного участка, наряду с длиной отдельного участка, предпочтительно, могут использоваться следующие параметры.The following parameters can preferably be used along with the length of the individual section to determine the change in water temperature between the start and end area of a particular section.
TLuft=температура окружающего воздуха (°C)T Luft = ambient air temperature (°C)
Kr=коэффициент теплопередачи трубопровода (Вт/(м*К))K r = pipeline heat transfer coefficient (W/(m*K))
mM=массовый расход воды в отдельном участке (кг/с)m M = mass flow of water in a separate section (kg / s)
Cp.m=удельная теплоемкость воды (Дж/(кг*К))C pm = specific heat capacity of water (J/(kg*K))
VM=объемный расход воды в отдельном участке (м3/с)V M = volumetric flow of water in a separate section (m 3 / s)
PM=плотность воды (кг/м3)P M =density of water (kg/m 3 )
Предпочтительно, изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью может быть определено для каждого отдельного участка циркуляционной системы во время стационарного объемного расхода, при этом температура воды в конечной области заданного отдельного участка выбирается равной температура воды в начальной области отдельного участка, к которому заданный отдельный участок присоединен в направлении потока циркулирующей воды. Следовательно, для каждого отдельного участка циркуляционной системы можно определить температуру воды в конечной области соответствующего отдельного участка, исходя из температуры в начальной области.Preferably, the change in water temperature between the start area and the end area can be determined for each individual section of the circulating system during a stationary volume flow, while the water temperature in the end area of the specified individual section is chosen to be equal to the water temperature in the initial area of the individual section to which the specified individual the section is connected in the direction of the flow of circulating water. Therefore, for each individual section of the circulation system, it is possible to determine the temperature of the water in the end region of the corresponding individual section, based on the temperature in the initial region.
Предпочтительно, начиная с температуры в выпускном порте во время стационарного объемного расхода, можно определить температуру циркулирующей воды для каждого отдельного участка, то есть также возможно определить значение Ta температуры воды в выходном порте как начальную температуру отдельного участка, примыкающего к выходному порту, так, что температура воды представляет собой TME<Tsoll для концевых областей всех отдельных участков.Preferably, starting from the temperature at the outlet port at the time of stationary volume flow, it is possible to determine the temperature of the circulating water for each individual section, i.e. it is also possible to determine the temperature value T a of the water temperature at the outlet port as the initial temperature of the individual section adjacent to the outlet port, so, that the water temperature is T ME <T soll for the end regions of all individual sections.
В дополнительном варианте осуществления изобретения предлагается, чтобы значения Ta и Vz определялись в итерационной процедуре аппроксимации, при этом температура TME воды в конечной области вычисляется для каждого заданного отдельного участка, начиная с начального значения температуры TMA*<Tsoll и начального значения объемного расхода Vz* для первого отдельного участка, соединенного к выходному порту, причем температура воды TMA' в начальной области следующего соединенного отдельного участка выбирается равной температуре TME воды в конечной области заданного отдельного участка.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the values of T a and V z are determined in an iterative approximation procedure, wherein the temperature T ME of the water in the final region is calculated for each given individual section, starting from the initial temperature value T MA *<T soll and the initial value volume flow V z * for the first separate section connected to the outlet port, and the water temperature T MA ' in the start area of the next connected separate section is chosen equal to the water temperature T ME in the end area of a given separate section.
В другом варианте осуществления изобретения предлагается, чтобы отдельные участки были спроектированы равномерно в осевом направлении с учетом их теплового взаимодействия с окружающей средой по длине между их начальной областью и их концевой областью, то есть они не изменяются в осевом направлении. Это позволяет упростить вычисления.In another embodiment of the invention, it is proposed that the individual sections be designed uniformly in the axial direction, taking into account their thermal interaction with the environment along the length between their start region and their end region, i.e. they do not change in the axial direction. This simplifies the calculations.
В другом варианте осуществления изобретения предлагается, чтобы температура TME воды концевой области, по меньшей мере, одного отдельного участка длиной L определялась посредством формулы:In another embodiment of the invention, it is proposed that the water temperature T ME of the end region of at least one separate section of length L is determined by the formula:
= * = *
= = = =
где:Where:
L= длина (m) равномерного отдельного участка (TS1)L= length (m) of a uniform individual section (T S1 )
TMA= температура воды в начальной области (°C)T MA = water temperature in the initial area (°C)
TME= температура воды в конечной области (°C) T ME = water temperature in end area (°C)
TLuft=температура окружающего воздуха (°C)T Luft = ambient air temperature (°C)
kR=коэффициент теплопередачи трубопровода (Вт/(v*К))k R = pipeline heat transfer coefficient (W/(v*K))
mM=массовый расход воды в отдельном участке (кг/с)m M = mass flow of water in a separate section (kg / s)
Cp.m=удельная теплоемкость воды (Дж/(кг*К))C pm = specific heat capacity of water (J/(kg*K))
VM=объемный расход воды в отдельном участке (м3/с)V M = volumetric flow of water in a separate section (m 3 / s)
PM=плотность воды (кг/м3)P M =density of water (kg/m 3 )
Эта формула позволяет хорошо аппроксимировать изменение температуры для равномерных отдельных участков.This formula allows a good approximation of the temperature change for uniform individual sections.
В другом варианте осуществления изобретения, предлагается, что коэффициент теплопередачи отдельных участков определяется по формуле:In another embodiment of the invention, it is proposed that the heat transfer coefficient of individual sections is determined by the formula:
где:Where:
= сопротивление теплопередачи трубопровода (м*K/Вт) = heat transfer resistance of pipeline (m*K/W)
= коэффициент теплопередачи внутрь (Вт/(м²*K)) = heat transfer coefficient inside (W/(m²*K))
= тепловое сопротивление (м*K/Вт) = thermal resistance (m*K/W)
= коэффициент теплопередачи наружу (Вт/(м²*K)) = heat transfer coefficient to the outside (W/(m²*K))
= внешний диаметр (м) = outside diameter (m)
= внутренний диаметр (м) = inside diameter (m)
иAnd
Далее уравнения 1-4 должны использоваться для определения изменений температуры и притока тепла в воде из-за разницы температур по сравнению с окружающей средой.Equations 1-4 should then be used to determine the temperature changes and heat gain in the water due to the temperature difference compared to the environment.
Для этого, уравнение 1 для теплового сопротивления вставляется в уравнение 2 и, таким образом, определяется сопротивление теплопередаче. Коэффициент теплопередачи (уравнение 3) рассчитывается с использованием обратной величины уравнения 2.To do this, equation 1 for thermal resistance is inserted into
Тепловое сопротивление трубопровода, включая изоляциюThermal resistance pipeline, including insulation
= · Уравнение 1, см. VDI 2055, 2008 = · Equation 1, see VDI 2055, 2008
Сопротивление тепловому переходу изолированного трубопроводаThermal transition resistance insulated pipeline
Уравнение 2, см. VDI 2055, 2008
· ·
Коэффициент теплопередачи UR изолированного трубопроводаHeat transfer coefficient UR of insulated pipeline
UR= Уравнение 3U R= Equation 3
Коэффициент теплопередачи является центральным компонентом уравнения 4 для расчета температуры в конце отдельного участка.The heat transfer coefficient is the central component of
С помощью уравнения 4 находятся соответствующие начальная и конечная температуры холодной воды для всех соответствующих отдельных участков. Вывод формулы для осевого нагрева воды в трубопроводе начинается с уравнения 5:Using
Уравнение 4
Уравнение 5, см. VDI 2055, 2008
вставить и затем объединить.insert and then merge.
При итерационном расчете с постепенным/ступенчатым увеличением объемного расхода, ищется тот объемный расход, который обеспечивает работу установки холодной воды с желаемым/заданным разбросом, например, 5 K (15°C/20°C).In an iterative calculation with a gradual/step increase in volume flow, the volume flow is searched for, which ensures the operation of the cold water plant with the desired/given spread, for example 5 K (15°C/20°C).
С помощью этого решения, возможно, определить не только объемный расход циркуляционной системы, что является основным фактором, но также и температуру воды в любой заданной точке конкретной трубопроводной сети.With this solution, it is possible to determine not only the volume flow of the circulation system, which is the main factor, but also the temperature of the water at any given point in a particular pipeline network.
Предпочтительно, метод итерационной аппроксимации был известным поиском целевого значения Excel; см. Excel и VBA: введение в практическое применение в естественных науках, Франц Йозеф Мехр, Мария Тереза Мехр, Висбаден 2015, раздел 8.1.Preferably, the iterative approximation method was a known Excel target value search; see Excel and VBA: An Introduction to Practical Applications in the Life Sciences, Franz Josef Mehr, Maria Therese Mehr, Wiesbaden 2015, section 8.1.
Согласно изобретению, ключевые данные трубопроводной системы, включая указанные выше параметры отдельных участков, вводятся в программу, и поиск целевого значения используется для определения объемного расхода Vz, при котором достигается заданная температура Tb питьевой воды; например, следующим образом:According to the invention, the key data of the pipeline system, including the above parameters of the individual sections, are entered into the program, and the search for the target value is used to determine the volume flow V z at which the target temperature T b of drinking water is reached; for example, as follows:
3.1.1. Значения материала, вода3.1.1. Material values, water
3.1.2 Коэффициенты теплопередачи3.1.2 Heat transfer coefficients
3.1.3 Температура окружающей среды3.1.3 Ambient temperature
3.1.4 Изоляция3.1.4 Insulation
3.1.5 Материалы трубопроводов3.1.5 Piping materials
В этом примере, расчетный объемный расход Vz, для которого целевая температура Tb, равная 20°С, достигается для входной температуры Ta от 15°C, указывается в строке MT4.In this example, the calculated volume flow V z for which the target temperature T b of 20°C is achieved for an inlet temperature T a of 15°C is indicated on line MT4.
В дополнительном варианте осуществления изобретения предполагается, что циркуляционный насос интегрирован в циркуляционную систему, чтобы желаемый объемный расход мог быть установлен.In a further embodiment of the invention, it is assumed that the circulation pump is integrated into the circulation system so that the desired volume flow can be set.
Конечно, также может быть предусмотрено несколько охлаждающих устройств и/или циркуляционных насосов.Of course, several cooling devices and/or circulation pumps can also be provided.
Далее будут описаны варианты осуществления со структурами трубопроводов, которые обычно используются для установок питьевого водоснабжения в зданиях.Next, embodiments with piping structures that are commonly used for drinking water installations in buildings will be described.
Линия подключения представляет собой линию между линией подачи и установкой питьевой воды или циркуляционной системой.The connection line is the line between the supply line and the drinking water installation or circulation system.
Линия потребителя представляет собой линию, которая принимает воду из основного запорного клапана к узлам точек ответвления и, возможно, к приборам. Коллективная питающая линия представляет собой горизонтальную линию потребления между главным запорным клапаном и стояком. Стояк (отводящий стояк) ведет от одного этажа к другому, и от него отходят линии этажа здания или отдельные линии подачи. Линия этажа здания представляет собой линию, отходящую от стояка (отводящего стояка) внутри этажа здания, и от нее отходят отдельные линии подачи. Отдельная линия подачи представляет собой линию, ведущую к точке ответвления.The consumer line is the line that takes water from the main shutoff valve to the branch point assemblies and possibly appliances. The collective supply line is a horizontal consumption line between the main shutoff valve and the riser. A riser (outlet riser) leads from one floor to another, and from it depart the floor lines of the building or individual supply lines. The building floor line is a line extending from the riser (outlet riser) inside the building floor, and separate supply lines radiate from it. A separate supply line is a line leading to a branch point.
В одном варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, один подающий трубопровод соединен, по меньшей мере, с одной обводной линией.In one embodiment of the invention, it is assumed that at least one supply pipeline is connected to at least one bypass line.
В другом варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, одна ветвь циркуляционного трубопровода отходит, по меньшей мере, от одного подающего трубопровода.In another embodiment of the invention, it is assumed that at least one branch of the circulation pipeline departs from at least one supply pipeline.
В другом варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, одна ветвь, по меньшей мере, одного циркуляционного трубопровода отходит, по меньшей мере, от одной обводной линии.In another embodiment of the invention, it is assumed that at least one branch of at least one circulation pipeline departs from at least one bypass line.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, один подающий трубопровод содержит, по меньшей мере, одну линию стояка и/или линию этажа здания.In a further embodiment of the invention, it is contemplated that the at least one supply conduit comprises at least one riser line and/or a building floor line.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, один подающий трубопровод содержит общую питающую линию, которая соединена точкой разветвления с сетью водоснабжения.In a further embodiment of the invention, it is assumed that at least one supply pipeline contains a common supply line, which is connected by a branching point to the water supply network.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что точка разветвления соединена, по меньшей мере, к одной соединительной линии и/или, по меньшей мере, к одной линии потребителя.In a further embodiment of the invention, it is assumed that the junction point is connected to at least one connecting line and/or at least one consumer line.
В дополнительном варианте осуществления изобретения предполагается, что, по меньшей мере, один статический или динамический делитель потока расположен, по меньшей мере, в одном подающем трубопроводе и/или, по меньшей мере, в одной обводной линии, посредством которого, предпочтительно, соединена одна точка ответвления для воды. Предпочтительно, выполняется процентное распределение объемных расходов 95% на выходе и 5% при прохождении.In a further embodiment of the invention, it is assumed that at least one static or dynamic flow divider is located in at least one supply line and/or in at least one bypass line, through which one point is preferably connected branches for water. Preferably, a percentage allocation of volume flow rates of 95% on exit and 5% on through is performed.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что используется охлаждающее устройство для охлаждения циркулирующей воды для передачи тепловой энергии от циркулирующей воды другому потоку материала, предпочтительно, посредством теплопередачи, что может обеспечить оптимизацию процесса охлаждения за счет подходящего выбора потока другого материала, такого как пропан, и уменьшения энергии, необходимой для работы охлаждающего устройства.In a further embodiment of the invention, it is contemplated that a cooling device is used to cool the circulating water to transfer thermal energy from the circulating water to another material stream, preferably by heat transfer, which can optimize the cooling process by appropriate selection of the other material stream, such as propane, and reducing the energy required to operate the cooling device.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что охлаждающее устройство термически связано с генератором холода, предпочтительно, тепловым насосом, водяным охладителем или сетью подачи холода, что аналогичным образом может обеспечить уменьшение энергии, необходимой для процесса охлаждения.In a further embodiment of the invention, it is contemplated that the cooling device is thermally coupled to a refrigeration generator, preferably a heat pump, water cooler or refrigeration supply network, which can likewise reduce the energy required for the refrigeration process.
В другом варианте осуществления изобретения, предполагается определять потребительскую характеристику циркуляционного насоса в зависимости от подаваемого объемного расхода циркуляционного насоса и определять потребительскую характеристику охлаждающего устройства в зависимости от температуры воды в выходном порте, и регулировать объемный расход Vz и температуру Ta воды в выходном порте таким образом, чтобы потребляемая мощность циркуляционного насоса и охлаждающего устройства принимала относительное или абсолютное минимальное значение, тем самым, повышая энергоэффективность способа.In another embodiment of the invention, it is proposed to determine the duty cycle of the circulating pump depending on the supplied volume flow of the circulating pump, and to determine the duty cycle of the cooling device depending on the temperature of the water at the outlet port, and adjust the volume flow V z and the water temperature T a at the outlet port so so that the power consumption of the circulation pump and the cooling device takes a relative or absolute minimum value, thereby increasing the energy efficiency of the method.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, намеренно предполагается, что значение 20°C +/- 5°C выбирается для температуры Tsoll и значение 15°C +/- 5°C выбирается для температуры Ta воды в выходном порте.In a further embodiment of the invention, it is intentionally assumed that a value of 20°C +/- 5°C is chosen for the temperature T soll and a value of 15°C +/- 5°C is chosen for the water temperature Ta at the outlet port.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, один отдельный участок трубопроводной системы спроектирован как внешний циркуляционный трубопровод, поскольку внешние циркуляционные трубопроводы обычно устанавливаются, в частности, в уже существующих циркуляционных системах.In a further embodiment of the invention, it is assumed that at least one separate section of the pipeline system is designed as an external circulation pipeline, since external circulation pipelines are usually installed, in particular, in already existing circulation systems.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, предполагается, что, по меньшей мере, один отдельный участок спроектирован как внутренний циркуляционный трубопровод, поскольку они часто устанавливаются в более новых или новых циркуляционных системах.In an additional embodiment of the invention, it is assumed that at least one separate section is designed as an internal circulation pipeline, since they are often installed in newer or newer circulation systems.
Дополнительные преимущества будут очевидны из следующего описания чертежей.Additional advantages will be apparent from the following description of the drawings.
На чертежах показаны примеры осуществления в спецификации. Чертеж, спецификация, и формула изобретения содержат множество признаков в сочетании. Квалифицированный специалист также рассмотрит признаки индивидуально и объединит их в дополнительные значимые комбинации.The drawings show exemplary embodiments in the specification. The drawing, specification, and claims contain many features in combination. The skilled person will also consider the features individually and combine them into additional meaningful combinations.
Показаны в качестве примера:Shown as an example:
Фиг.1: схематичное изображение циркуляционной системы согласно изобретению;1: schematic representation of the circulation system according to the invention;
Фиг.2: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению;Fig. 2: an additional embodiment of the circulation system according to the invention;
Фиг.3: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению, в которой предусмотрен дополнительный теплообменник;3: a further embodiment of the circulation system according to the invention, in which an additional heat exchanger is provided;
Фиг.4: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению;4: additional embodiment of the circulation system according to the invention;
Фиг.5: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению;5: an additional embodiment of the circulation system according to the invention;
Фиг.6: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению;Fig. 6: an additional embodiment of the circulation system according to the invention;
Фиг.7: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению;7: additional embodiment of the circulation system according to the invention;
Фиг.8: дополнительный вариант осуществления циркуляционной системы согласно изобретению.Fig. 8: An additional embodiment of the circulation system according to the invention.
Циркуляционные системы, представленные на фигурах 1-8, являются просто примерами, изобретение не ограничивается этими системами. Во всех показанных системах, точно два объемных расхода входят в узел, и один объемный расход отходит от него, или точно один объемный расход входит и точно два объемных расхода отходят от него, например, в виде тройника. Однако, изобретение не ограничено системами с такими узлами. По сути, все линии, представленные между узлами, и между узлами и входным портом, а также узлами и выходным портом, могут состоять из одного или нескольких отдельных участков, как определено выше.The circulation systems shown in Figures 1-8 are merely examples, the invention is not limited to these systems. In all systems shown, exactly two volume flows enter and one volume flow leaves the assembly, or exactly one volume flow enters and exactly two volume flows leave it, such as a tee. However, the invention is not limited to systems with such nodes. As such, all lines present between nodes, and between nodes and an input port, as well as nodes and an output port, may consist of one or more separate sections, as defined above.
Аналогичные компоненты имеют одинаковые ссылочные позиции.Like components have like reference numerals.
В циркуляционной системе, представленной на фиг.1, один узел K1 соединен через подающий трубопровод 4a с выходным портом 12b охлаждающего устройства 12. Охлаждающее устройство 12 имеет соединения со стороны охлаждения и охлаждающий насос 13.In the circulation system shown in Fig. 1, one unit K1 is connected via a
В узле K1 предусмотрена точка разветвления к коллективной линии 4, соединительной линии к разветвлению 1 в сети водоснабжения, и к потребительской линии 3, причем последняя и соединительная линия не являются частью циркуляционной системы. Следовательно, в узле K1 не происходит пропорционального распределения объемного расхода.At node K1 there is a branching point to the
Общая питающая линия 4 соединена со стояком 5, который входит в узел К2. Узел K2 разветвляется на линию 6 этажа здания и стояк 5, который входит в узел K3, и в котором происходит ответвление к линии 6 этажа здания и стояку 5, который соединен с линией 6 этажа здания, которая входит в узел K4. Узел K2 соединен линией 6 этажа здания с узлом K6. Узел K3 соединен линией 6 этажа здания с узлом K5.The
Два отдельных участка TS1 и TS2, явно отличающиеся как таковые, соединены через узел K4, при этом TS1 представляет собой отдельный участок линии 6 этажа здания, а TS2 представляет собой циркуляционный трубопровод.Two separate sections TS1 and TS2, clearly different as such, are connected via node K4, with TS1 representing a separate section of the
Кроме того, в узле K4 происходит разветвление через единую линию 7 подачи к точке 9 ответвления. Для упрощения предмета, отдельные линии подачи и точки ответвления, соединенные к узлам K2 и K3, не имеют ссылочных номеров. Поскольку циркуляционная система согласно изобретению используется для осуществления способа согласно изобретению в состоянии, в котором не происходит удаления воды, узлы, которые согласованы с точками ответвления, не рассматриваются ниже и, соответственно, на чертежах не указаны ссылочными номерами, за исключением узла К4.In addition, at node K4 there is a branching through a
Отдельный участок TS2 соединен с вертикальным циркуляционным трубопроводом 10a, который входит в узел K5. Узел K5 соединен с циркуляционным трубопроводом 10a, который входит в узел K6. Узел K6 соединен с вертикальным циркуляционным трубопроводом 10a, который соединен с горизонтальным циркуляционным трубопроводом 10a, который, в свою очередь, соединен через вертикальный циркуляционный трубопровод с циркуляционным насосом 10b.A separate section TS2 is connected to a
Циркуляционная система, представленная на Фиг.2, имеет структуру, аналогичную системе на Фиг.1, но обводные линии предусмотрены в линиях 6 этажа здания, и для упрощения предмета ссылочный номер 8 используется только для самой верхней обводной линии, представленной на Фиг.2. Обводная линия 8 согласована с возможным делителем 8а потока. Обводные линии согласованы с узлами K21-K32. Понятно, что такие системы, в которых присутствует только одна обводная линия, также охватываются изобретением.The circulation system shown in Fig. 2 has a structure similar to that in Fig. 1, but the bypass lines are provided in the
Фиг.3 показывает другую систему с узлами K31-K34, но здесь циркуляционные трубопроводы 10a, входящие в узлы K34 и K35, проходят параллельно линиям 6 этажа здания, отходящим от узлов K32 и K33.3 shows another system with nodes K31-K34, but here the
Кроме того, возможное децентрализованное охлаждающее устройство 14 с входным портом 14a и выходным портом 14b расположено на линии 6 самого верхнего этажа здания, в то время как для упрощения представления существующие точки разветвления контура холодной стороны и соответствующего насоса не показаны.In addition, an exemplary
Точно так же, дополнительные децентрализованные охлаждающие устройства могут быть размещены на других этажах здания.Similarly, additional decentralized cooling units can be placed on other floors of the building.
В другом варианте осуществления, аналогичном показанному на фиг.3, теплообменник 12 может отсутствовать; в этом случае необходимо одно охлаждающее устройство 14 или несколько охлаждающих устройств 14.In another embodiment, similar to that shown in FIG. 3,
Подобно варианту осуществления на фиг.3, охлаждающие устройства могут быть предусмотрены в стояках 5 и линии этажа здания в вариантах осуществления на фигурах 1, 2 и 4-8.Similar to the embodiment in FIG. 3, cooling devices may be provided in
Фиг.4 показывает систему с узлами K41-K51, как на фиг.3, но обводные линии 8 предусмотрены в линиях этажей здания.Fig. 4 shows a system with nodes K41-K51 as in Fig. 3, but bypass lines 8 are provided in the floor lines of the building.
Фиг.5 показывает систему с узлами K51-K55, в которой циркуляционные трубопроводы 10 проходят параллельно стоякам 5, соединенным с узлами K52, K53.5 shows a system with nodes K51-K55, in which the
Фиг.6 показывает систему с узлами K61-K69b, где между узлами K63, K64, K66, K67 и K68, K69 предусмотрены обводные линии.6 shows a system with nodes K61-K69b, where bypass lines are provided between nodes K63, K64, K66, K67 and K68, K69.
Фиг.7 показывает систему с узлами K71-K75, где стояки 5 соединены с узлами K72 и K73.Fig.7 shows a system with nodes K71-K75, where
Фиг.8 показывает систему с узлами K81-K89b, аналогичную фиг.7, но с обводными линиями, расположенными между узлами K89a, K89b, K88, K89 и K84 и K85.Fig. 8 shows a system with nodes K81-K89b similar to Fig. 7, but with bypass lines located between nodes K89a, K89b, K88, K89 and K84 and K85.
Варианты осуществления, представленные на чертежах без ссылок под фигурами 1, 3, 5, 7, также могут обеспечивать циркуляцию только отдельных областей. Таким образом, отдельные участки могут также представлять установки, например, в жилых помещениях, которым не разрешается циркулировать вместе из-за различных требований (учета потребления воды). Здесь возможен обмен воды для поддержания желаемой температуры с помощью автоматической промывки.The embodiments shown in the drawings without reference under figures 1, 3, 5, 7 can also circulate only certain areas. In this way, individual areas can also represent installations, for example in residential areas, which are not allowed to circulate together due to different requirements (water consumption accounting). Here it is possible to exchange water to maintain the desired temperature by means of automatic rinsing.
Способ согласно изобретению реализуется в системах на фигурах 1-8 описанным выше образом: начиная с начального значения температуры TMA*<Tsoll и начального значения объемного расхода Vz* для первого отдельного участка, соединенного к выходному порту (12b), при этом изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью определяется в соответствии с моделью изменения температуры.The method according to the invention is implemented in the systems in figures 1-8 in the manner described above: starting from the initial temperature value T MA *<T soll and the initial value of the volume flow V z * for the first separate section connected to the outlet port (12b), while changing The water temperature between the start area and the end area is determined according to the temperature change model.
Кроме того, изменение температуры воды между начальной областью и конечной областью для каждого последующего данного отдельного участка определяется в соответствии с моделью изменения температуры при граничном условии, что температура воды в начальной области заданного отдельного участка равна температуре воды в концевой области отдельного участка, к которому заданный отдельный участок присоединен.In addition, the change in water temperature between the initial area and the end area for each subsequent given individual section is determined in accordance with the model of temperature change under the boundary condition that the water temperature in the initial area of the specified individual section is equal to the water temperature in the end area of the individual section to which the given separate lot attached.
Предпочтительно, использовать описанную выше модель осевого изменения температуры, согласно которой температура TME воды в конечной области отдельного участка длиной L рассчитывается по формуле:Preferably, the axial temperature change model described above is used, according to which the temperature T ME of water in the end region of a separate section of length L is calculated by the formula:
= * = *
= = = =
Значение Ta температуры воды и значение Vz объемного расхода в выходном порте 12b выбираются таким образом, чтобы в конечной области каждого отдельного участка циркуляционной системы температура воды была TME<Tsoll, а во входном порте 12а температура воды составляла Tb<Tsoll с Tsoll-Tb<θ, где θ>0 является заданным значением.The value T a of the water temperature and the value V z of the volume flow at the
Понятно, что циркуляционный насос 10b не всегда работает с постоянным объемным расходом, то есть независимо от того, имеет ли температура на входе порта 12а точно заданное значение или даже ниже его.It is clear that the
Если температура на входе порта 12a по разным причинам должна составлять 17°C, например, при максимуме 20°C, объемный расход циркуляционного насоса 10b может быть уменьшен. Это может быть выполнено автоматически, например, при регулировании температуры. В результате будет достигнута экономия энергии.If the temperature at the
Аналогичным образом, в таком случае объемный расход насоса 13 может быть уменьшен за счет регулирования температуры.Likewise, in such a case, the volume flow of the
Если температура на входе порта по разным причинам должна составлять, например, 17°C (при, например, максимуме 20°C), температура подачи в холодильном контуре аналогичным образом может быть отрегулирована. В результате будет достигнута экономия энергии.If the port inlet temperature for various reasons must be eg 17°C (with a maximum of 20°C, for example), the supply temperature in the refrigeration circuit can be adjusted in the same way. As a result, energy savings will be achieved.
Список ссылочных позицийList of reference positions
1 Соединение с сетью водоснабжения1 Connection to the water supply network
2 Соединительная линия2 Connecting line
3 Линия потребителя3 of the consumer line
4 Коллективная линия подачи4 Collective feed line
5 Стояк (сливной трубопровод)5 Riser (drain pipe)
6 Линия этажа здания6th line of the building
7 Отдельная линия подачи7 separate feed line
8 Обводная линия8 Obvodnaya line
8а Статическое или динамическое разделение потока8a Static or dynamic flow separation
9 Точка ответвления9th of the branch
10 Циркуляционная система10 circulation system
10а Циркуляционный трубопровод10a Circulation pipeline
10b Циркуляционный насос10B circulation pump
12 Охлаждающее устройство12 cooling device
12а Входной порт12a entrance port
12b Выходной порт12b output port
14 Теплообменник14 heat exchanger
14а Входной порт14a entrance port
14b Выходной порт14b output port
Claims (49)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018111579.2 | 2018-05-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020140218A RU2020140218A (en) | 2022-06-15 |
RU2789441C2 true RU2789441C2 (en) | 2023-02-02 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1096346A1 (en) * | 1983-04-01 | 1984-06-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод | All-inclusive system for water supply of steam power station |
RU2132911C1 (en) * | 1993-10-13 | 1999-07-10 | Вейнберг Вениамин Яковлевич | Circulating water-supply system |
EP1626034A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-15 | Thomas Bauer | Process and system for water treatment |
RU2493331C2 (en) * | 2011-02-10 | 2013-09-20 | Овентроп Гмбх Унд Ко.Кг | System of potable or technical water |
DE102014013464A1 (en) * | 2014-09-17 | 2016-03-17 | Huu-Thoi Le | Operation of a circulation system |
DE202015007277U1 (en) * | 2015-10-20 | 2017-01-23 | Gebr. Kemper Gmbh + Co. Kg Metallwerke | Drinking and service water supply device |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1096346A1 (en) * | 1983-04-01 | 1984-06-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод | All-inclusive system for water supply of steam power station |
RU2132911C1 (en) * | 1993-10-13 | 1999-07-10 | Вейнберг Вениамин Яковлевич | Circulating water-supply system |
EP1626034A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-15 | Thomas Bauer | Process and system for water treatment |
RU2493331C2 (en) * | 2011-02-10 | 2013-09-20 | Овентроп Гмбх Унд Ко.Кг | System of potable or technical water |
DE102014013464A1 (en) * | 2014-09-17 | 2016-03-17 | Huu-Thoi Le | Operation of a circulation system |
DE202015007277U1 (en) * | 2015-10-20 | 2017-01-23 | Gebr. Kemper Gmbh + Co. Kg Metallwerke | Drinking and service water supply device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3371516B1 (en) | A district thermal energy distribution system | |
US9175864B2 (en) | Energy-saving central heating and hot water supply system | |
US20230130061A1 (en) | Method for operating a circulation system, and circulation system | |
RU2789441C2 (en) | Method for operation of the circulation system and the circulation system | |
US20150369547A1 (en) | Energy measurement system for fluid systems | |
RU2287743C1 (en) | System for supplying heat and cold water | |
RU2647774C1 (en) | Thermal item with additional premises | |
RU96112332A (en) | METHOD FOR MANAGING COMPLEX OF HEAT- AND HOT WATER SUPPLY AND AUTOMATED WATER-HEATING BOILER HOUSE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
PL128122U1 (en) | Compact hydraulic module of a heat exchange and distribution centre | |
RU2473017C2 (en) | Method of indoor air cooling and system to this end | |
IT202000003386A1 (en) | CENTRALIZED AIR CONDITIONING SYSTEM | |
RU2148755C1 (en) | Heating system primarily for multistory buildings | |
RU83124U1 (en) | AIR AND HEAT ENVIRONMENT AND HOT WATER SUPPLY SYSTEM | |
EP3203154A1 (en) | Domestic hot water heating system in buildings utilizing a central heating system as a heat source | |
SAPONENKO et al. | EFFICIENCY OF THE HEAT PUMP HEATING IN SARATOV REGION | |
KR100953301B1 (en) | Uniform heating method according to the length of pipe for warm water heating | |
CZ37270U1 (en) | A modular system for heating and hot water preparation | |
Rundhaug | Thermal Energy Recycling at Elkem Salten Verk | |
CZ288097B6 (en) | Circuit arrangement for heating particularly residential buildings and for preparation of warm service water |