RU2797616C1 - Device for controlling heat consumption in the heating system of a building and a method for organizing its operation - Google Patents

Device for controlling heat consumption in the heating system of a building and a method for organizing its operation Download PDF

Info

Publication number
RU2797616C1
RU2797616C1 RU2022123029A RU2022123029A RU2797616C1 RU 2797616 C1 RU2797616 C1 RU 2797616C1 RU 2022123029 A RU2022123029 A RU 2022123029A RU 2022123029 A RU2022123029 A RU 2022123029A RU 2797616 C1 RU2797616 C1 RU 2797616C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
heating system
coolant
low
circuit
Prior art date
Application number
RU2022123029A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Павлович Левцев
Александр Васильевич Ениватов
Игорь Николаевич Артемов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва"
Application granted granted Critical
Publication of RU2797616C1 publication Critical patent/RU2797616C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: used to control the heating system of residential, public and industrial buildings. The device for managing heat consumption in the heating system of a building includes a source of thermal energy connected through the supply and return pipelines, a three-way control valve, a circulation pump, an admixture pipeline, a control unit, outdoor air and coolant temperature sensors in the supply pipeline to the heating system, while as sources of thermal energy use their own heat generator. Additionally, a low-temperature circuit of the heating system is introduced, connected through a mixing three-way cock, a circulation pump of the low-temperature circuit and a temperature sensor of the cooled coolant located at the outlet of the low-temperature circuit of the heating system.
EFFECT: reduction of the temperature rise in heated rooms and increase in the power efficiency of the building.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, и может использоваться для управления системой отопления жилых, общественных и производственных зданий. The invention relates to energy, and can be used to control the heating system of residential, public and industrial buildings.

Способ управления теплопотреблением в системе отопления здания, заключается в периодической пульсации температуры теплоносителя в контурах системы отопления. Частота и амплитуда пульсации температуры теплоносителя устанавливаются в зависимости от температуры наружного воздуха и температуры охлажденного теплоносителя. Устройство для управления теплопотреблением в системе отопления здания включает теплогенератор, соединенный периодически, в зависимости от положения трехходового регулирующего клапана, через подающий и обратный трубопроводы, циркуляционный насос высокотемпературного контура, циркуляционный насос низкотемпературного контура, трубопровод подмешивания с высокотемпературным и низкотемпературным контуром системы отопления. Положение трехходового регулирующего клапана определяется узлом управления, электрически связанного с трехходовым регулирующим клапаном и датчиками температуры в подающем трубопроводе, охлажденного теплоносителя в обратном трубопроводе и наружного воздуха. The way to control heat consumption in the heating system of a building is to periodically pulsate the temperature of the coolant in the circuits of the heating system. The frequency and amplitude of the heat carrier temperature pulsation are set depending on the outdoor air temperature and the temperature of the cooled heat carrier. The device for controlling heat consumption in the heating system of the building includes a heat generator connected periodically, depending on the position of the three-way control valve, through the supply and return pipelines, the circulation pump of the high-temperature circuit, the circulation pump of the low-temperature circuit, the mixing pipeline with the high-temperature and low-temperature circuits of the heating system. The position of the three-way control valve is determined by the control unit, electrically connected to the three-way control valve and temperature sensors in the supply pipeline, cooled heat carrier in the return pipeline and outside air.

Известен способ управления режимом работы системы отопления и устройство для его осуществления, который заключается в периодической подаче и прекращении подачи теплоносителя в систему отопления в зависимости от соотношения заданной температуры и фактической температуры воздуха в отапливаемом помещении (RU 2492392, MПК F24D 3/00, опубл. 10.09.2013).A known method for controlling the operating mode of the heating system and a device for its implementation, which consists in the periodic supply and termination of the supply of coolant to the heating system, depending on the ratio of the set temperature and the actual air temperature in the heated room (RU 2492392, IPC F24D 3/00, publ. 09/10/2013).

Недостаток указанного способа заключается в низкой надежности в результате применения широкого ряда запорно-регулирующих устройств и отсутствия возможности применения в системах отопления зданий индивидуальных теплогенераторов.The disadvantage of this method lies in the low reliability as a result of the use of a wide range of shut-off and control devices and the lack of the possibility of using individual heat generators in the heating systems of buildings.

Наиболее близкой по технической сущности и возможности применения в системах отопления зданий индивидуальных теплогенераторов является один из приведенных способов регулирования отпуска тепла для отопления зданий и системы регулирования на его основе. Способ регулирования отопления здания, характеризующийся подачей теплоносителя в систему отопления и его регулированием автоматизированным узлом управления путем открытия и закрытия регулирующего клапана(ов), и/или изменением напорной характеристики установленного насоса(ов) путем работы его регулятора(ов), и/или изменением количества работающих насосов в узле подготовки теплоносителя (RU 2642038, MПК F24D 19/10).The closest in technical essence and the possibility of using individual heat generators in heating systems of buildings is one of the above methods for regulating the release of heat for heating buildings and a control system based on it. A method for regulating the heating of a building, characterized by the supply of a coolant to the heating system and its regulation by an automated control unit by opening and closing the control valve (s), and / or changing the pressure characteristic of the installed pump (s) by operating its regulator (s), and / or changing the number of operating pumps in the coolant preparation unit (RU 2642038, MPK F24D 19/10).

Недостатком известного способа является высокая инерционность, и обусловленные ей превышения температуры в отапливаемых помещениях. Снижение эффективности и качества теплоснабжения в весеннем-осеннем периоде при пониженных температурах теплоносителя. Характерное для данного периода количественное регулирование ограничивается гидравлическим режимом тепловых сетей системы теплоснабжения.The disadvantage of this method is the high inertia, and the resulting temperature rise in heated rooms. Reducing the efficiency and quality of heat supply in the spring-autumn period at low coolant temperatures. The quantitative regulation characteristic of this period is limited by the hydraulic regime of the heat networks of the heat supply system.

Технический результат заключается в снижении превышений температуры в отапливаемых помещениях и повышении энергоэффективности здания.The technical result is to reduce the temperature rise in heated rooms and increase the energy efficiency of the building.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает теплогенератор, соединенный через подающий и обратный трубопроводы, трехходовой регулирующий клапан, циркуляционные насосы высокотемпературного и низкотемпературного контуров, смесительный трехходовой кран, трубопровод подмешивания, датчики температуры охлажденного теплоносителя, наружного воздуха, теплоносителя в подающем трубопроводе, высокотемпературный и низкотемпературный контуры системы отопления, при этом датчики температуры охлажденного теплоносителя, наружного воздуха, теплоносителя в подающем трубопроводе электрически связаны с узлом управления.The essence of the invention lies in the fact that the device includes a heat generator connected through the supply and return pipelines, a three-way control valve, circulation pumps of the high-temperature and low-temperature circuits, a three-way mixing valve, an admixing pipeline, temperature sensors for the cooled coolant, outside air, coolant in the supply pipeline, high-temperature and low-temperature circuits of the heating system, while the temperature sensors of the cooled coolant, outdoor air, coolant in the supply pipeline are electrically connected to the control unit.

Способ организации работы устройства для управления теплопотреблением в системе отопления здания заключается в определении длительности циркуляции теплоносителя системы отопления через теплогенератор и трубопровод подмешивания, определении приращения пульсации температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, определении и контроле температуры теплоносителя в подающем трубопроводе,

Figure 00000001
, контроле температуры охлажденного теплоносителя в низкотемпературном контуре системы отопления,
Figure 00000002
по выражению A method for organizing the operation of a device for controlling heat consumption in the heating system of a building consists in determining the duration of circulation of the heat carrier of the heating system through the heat generator and the mixing pipeline, determining the increment of the heat carrier temperature pulsation depending on the outside air temperature, determining and controlling the temperature of the heat carrier in the supply pipeline,
Figure 00000001
, temperature control of the cooled coolant in the low-temperature circuit of the heating system,
Figure 00000002
by expression

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
– температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С, при традиционной схеме управления по графику качественного регулирования; Where
Figure 00000004
- temperature of the heat carrier in the supply pipeline, °C, with the traditional control scheme according to the quality control schedule;

Figure 00000005
– температура воздуха внутри помещения, °С;
Figure 00000005
– air temperature inside the room, °С;

Figure 00000006
– температурный напор нагревательного прибора, при расчетной температуре воды в отопительной системе, °С;
Figure 00000006
- temperature head of the heating device, at the design temperature of the water in the heating system, ° С;

Figure 00000007
температура наружного воздуха, °С;
Figure 00000007
outside air temperature, °C;

Figure 00000008
– расчетный перепад температур теплоносителя на коллекторах теплогенератора, °С;
Figure 00000008
is the calculated temperature drop of the coolant on the collectors of the heat generator, °С;

Figure 00000009
– расчетный перепад температур теплоносителя в системе отопления, °С;
Figure 00000009
is the calculated temperature drop of the coolant in the heating system, °С;

Figure 00000010
– расчетная температура наружного воздуха, °С;
Figure 00000010
– design temperature of the outside air, °C;

Figure 00000011
– приращение (пульсация) температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С;
Figure 00000011
- increment (pulsation) of the coolant temperature in the supply pipeline, °С;

Figure 00000012
– расчетная температура теплоносителя в системе высокотемпературного контура, °С,
Figure 00000013
;
Figure 00000012
is the design temperature of the heat carrier in the high-temperature circuit system, °C,
Figure 00000013
;

Figure 00000014
– коэффициент приращения в диапазоне температур наружного воздуха в отопительном периоде,
Figure 00000015
, при
Figure 00000016
; температура охлажденного теплоносителя принимается равной
Figure 00000017
°С в зависимости от разветвленности низкотемпературного контура системы отопления, при этом регулирование температуры подаваемого в систему отопления теплоносителя осуществляется автоматизированным узлом управления путем периодической работы трехходового регулирующего клапана в зависимости от температуры охлажденного теплоносителя низкотемпературного контура системы отопления.
Figure 00000014
- increment coefficient in the range of outdoor air temperatures in the heating period,
Figure 00000015
, at
Figure 00000016
; the temperature of the cooled coolant is taken equal to
Figure 00000017
°С depending on the branching of the low-temperature circuit of the heating system, while the temperature of the coolant supplied to the heating system is controlled by an automated control unit by periodic operation of a three-way control valve depending on the temperature of the cooled coolant of the low-temperature circuit of the heating system.

Периодическая пульсация осуществляется при неизменном расходе теплоносителя по контурам системы отопления. Periodic pulsation is carried out at a constant flow rate of the coolant along the contours of the heating system.

На фиг. 1 изображена схема в которой осуществляется предлагаемый способ управления теплопотреблением в системе отопления здания и устройство для его осуществления; на фиг. 2 представлена временная диаграмма процессов.In FIG. 1 shows a diagram in which the proposed method for controlling heat consumption in the heating system of a building and a device for its implementation are carried out; in fig. 2 shows the timing diagram of the processes.

Устройство для управления теплопотреблением в системе отопления здания включает теплогенератор 1, подающий 2 и обратный 3 трубопроводы системы отопления, трехходовой регулирующий клапан 4, высокотемпературный контур системы отопления 5, низкотемпературный контур системы отопления 6, циркуляционный насос высокотемпературного контура 7, циркуляционный насос низкотемпературного контура 8, смесительный трехходовой кран 9, трубопровод подмешивания 10, датчик температуры охлажденного теплоносителя 11, узел управления 12, датчик температуры наружного воздуха 13, датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе 14.The device for controlling heat consumption in the heating system of the building includes a heat generator 1, supply 2 and return 3 pipelines of the heating system, a three-way control valve 4, a high-temperature circuit of the heating system 5, a low-temperature circuit of the heating system 6, a circulation pump of a high-temperature circuit 7, a circulation pump of a low-temperature circuit 8, mixing three-way valve 9, mixing pipeline 10, coolant temperature sensor 11, control unit 12, outdoor air temperature sensor 13, coolant temperature sensor in the supply pipeline 14.

Устройство для управления теплопотреблением в системе отопления здания работает следующим образом.Device for controlling heat consumption in the heating system of the building operates as follows.

При открытом положении первого входа трехходового регулирующего клапана 4, запускаются в работу циркуляционные насосы высокотемпературного 7, низкотемпературного 8 контуров, теплогенератор 1 и узел управления 12 с подключенными датчиками температуры наружного воздуха 13, температуры теплоносителя в подающем трубопроводе 14, температуры охлажденного теплоносителя 11. В таком положении трехходового регулирующего клапана 4, теплоноситель проходит через теплогенератор 1, подающий трубопровод 2, датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе 14, трёхходовой регулирующий клапан 4, циркуляционный насос высокотемпературного контура 7, высокотемпературный контур системы отопления 5. Далее часть теплоносителя направляется через смесительный трехходовой кран 9, циркуляционный насос низкотемпературного контура 8 в низкотемпературный контур системы отопления 6. Другая часть охлажденного теплоносителя высокотемпературного контура 5 направляется в обратный трубопровод 3. Также в обратный трубопровод 3, через датчик температуры охлажденного теплоносителя 11 поступает часть охлажденного теплоносителя низкотемпературного контура системы отопления 6, а далее смешанный теплоноситель из обратного трубопровода 3 поступает в теплогенератор 1. При достижении температуры теплоносителя, контролируемой датчиком температуры теплоносителя в подающем трубопроводе 14 значения, заданного узлом управления 12, в соответствии с выражением (1), подается сигнал приводу трехходового регулирующего клапана 4 на закрытие первого входа и открытие второго входа (процесс I фиг. 2). Процесс I включает переходной период (закрытие первого входа и открытия второго входа трехходового регулирующего клапана 4) и установившийся период закрытого и открытого состояния соответственно первого и второго входов трехходового регулирующего клапана 4. Циркуляционный насос высокотемпературного контура 7 обеспечивает расчетный расход теплоносителя по замкнутому высокотемпературному контуру 5 через трубопровод подмешивания 10. В переходной период происходит плавное снижение температуры теплоносителя в высокотемпературном контуре системы отопления 5 (

Figure 00000001
) до расчетной температуры теплоносителя на начало процесса II, при этом обеспечивается возрастание температуры теплоносителя через теплогенератор 1 при сниженном расходе. Также с запаздыванием, обусловленным инерционностью работы трехходового регулирующего клапана 4, плавно снижается температура теплоносителя в низкотемпературном контуре системы отопления 6, в связи с тем, что циркуляционный насос низкотемпературного контура 8 в низкотемпературном контуре системы отопления 6 в установившемся периоде процесса I обеспечивает только циркуляцию теплоносителя в замкнутом своем контуре без возможности отбора части теплоносителя после высокотемпературного контура системы отопления 5. В периодах процесса I в теплогенераторе 1 аккумулируется тепловая энергия до предельно допустимого температурного уровня. Продолжительность работы системы отопления в установившемся режиме процесса I устанавливается узлом управления 12. В режиме запуска системы устанавливается минимальное значение диапазона продолжительности I процесса при программировании узла управления 12. В зависимости от климатической зоны и характеристик системы отопления диапазон I процесса может составлять от 30 секунд до 360 секунд. По истечению данного периода начинается процесс II, включающий переходной период открытия первого и закрытия второго входа трехходового регулирующего клапана 4 и период работы в установившимся открытом первым входом и закрытым вторым входом трехходового регулирующего клапана 4. С начала переходного периода процесса II одна часть теплоносителя высокотемпературного контура системы отопления 5 поступает непосредственно в обратный трубопровод 3 по цепи: теплогенератор 1; подающий трубопровод 2; трехходовой регулирующий клапан 4; циркуляционный насос высокотемпературного контура 7; высокотемпературный контур системы отопления 5; обратный трубопровод 3, а другая часть через смесительный трехходовой кран 9 и низкотемпературный контур системы отопления 6 по цепи: теплогенератор 1; подающий трубопровод 2; трехходовой регулирующий клапан 4; циркуляционный насос высокотемпературного контура 7; высокотемпературном контуре системы отопления 5; смесительный трехходовой кран 9; низкотемпературный контур системы отопления 6; обратный трубопровод 3. В данный период при восстановлении циркуляции теплоносителя через обратный трубопровод 3, теплогенератор 1 и подающий трубопровод 2 запасенная в теплогенераторе 1 тепловая энергия обеспечивает резкий (импульсный) рост температуры теплоносителя в высокотемпературном контуре системы отопления 5 (процесс II фиг. 2). В период установившегося режима процесса II расход теплоносителя через теплогенератор 1 соответствует расчетному при котором температура теплоносителя на выходе из теплогенератора 1 на момент завершения данного периода снизится до расчетного значения в соответствии с выражением (1) и контролируемая датчиком температуры теплоносителя в подающем трубопроводе 14. В последующем цикл, включающий процесс I и II повторяются с внесением узлом управления 12 (при необходимости) корректировки расчетных температур и продолжительности установившихся режимов. Продолжительность работы системы отопления в установившемся режиме процесса I и II задается узлом управления 12 в зависимости от температуры охлажденного теплоносителя низкотемпературного контура системы отопления, контролируемой датчиком температуры охлажденного теплоносителя 11 низкотемпературного контура системы отопления. Продолжительность (период) работы системы в установившемся периоде процесса II определяется узлом управления 12 на основании, контролируемого датчиком температуры охлажденного теплоносителя 11 низкотемпературного контура системы отопления 6, по завершении установившегося периода процесса I. Первоначальное значение периода работы системы в установившемся периоде процесса II составляет 360 с. При несоответствии температуры охлажденного теплоносителя низкотемпературного контура системы отопления 6 контролируемая датчиком температуры охлажденного теплоносителя 11 запрограммированному значению
Figure 00000017
°С, узел управления 12 скорректирует продолжительность установившегося периода работы трехходового регулирующего клапана 4 на 10 % от первоначально установленного диапазона. Корректировка продолжительности установившегося периода работы трехходового регулирующего клапана 4 в пределах 10 % обеспечит заданное превышение температуры в помещениях на уровне 0,5 °С. Продолжительность (период) работы системы в установившемся периоде процесса I определяется узлом управления 12 на основании, контролируемого датчиком температуры охлажденного теплоносителя 11, по завершении установившегося периода процесса II. Также, как и выше при несоответствии температуры охлажденного теплоносителя низкотемпературного контура системы отопления 6 контролируемая датчиком температуры охлажденного теплоносителя 11, температура охлажденного теплоносителя принимается равной
Figure 00000017
°С в зависимости от разветвленности низкотемпературного контура системы отопления, узел управления 12 скорректирует продолжительность установившегося периода работы трехходового регулирующего клапана 4 на 10 % от первоначально установленного диапазона. When the first input of the three-way control valve 4 is open, the circulation pumps of the high-temperature 7, low-temperature 8 circuits, the heat generator 1 and the control unit 12 are put into operation with connected sensors for the outdoor temperature 13, the temperature of the coolant in the supply pipe 14, the temperature of the cooled coolant 11. In this the position of the three-way control valve 4, the coolant passes through the heat generator 1, the supply pipeline 2, the temperature sensor of the coolant in the supply pipeline 14, the three-way control valve 4, the circulation pump of the high-temperature circuit 7, the high-temperature circuit of the heating system 5. Further, part of the coolant is directed through the mixing three-way valve 9 , the circulation pump of the low-temperature circuit 8 into the low-temperature circuit of the heating system 6. The other part of the cooled coolant of the high-temperature circuit 5 is sent to the return pipeline 3. Also in the return pipeline 3, through the temperature sensor of the cooled coolant 11, part of the cooled coolant of the low-temperature circuit of the heating system 6 enters, and then the mixed coolant from the return pipeline 3 enters the heat generator 1. When the temperature of the coolant, controlled by the coolant temperature sensor in the supply pipe 14, reaches the value set by the control unit 12, in accordance with expression (1), a signal is given to the actuator of the three-way control valve 4 to close the first input and opening the second entrance (process I of FIG. 2). Process I includes a transition period (closing of the first input and opening of the second input of the three-way control valve 4) and a steady period of closed and open states of the first and second inputs of the three-way control valve 4, respectively. mixing pipeline 10. During the transition period, the temperature of the coolant gradually decreases in the high-temperature circuit of the heating system 5 (
Figure 00000001
) to the design temperature of the coolant at the beginning of process II, while providing an increase in the temperature of the coolant through the heat generator 1 at a reduced flow rate. Also, with a delay due to the inertia of the operation of the three-way control valve 4, the temperature of the coolant in the low-temperature circuit of the heating system 6 gradually decreases, due to the fact that the circulation pump of the low-temperature circuit 8 in the low-temperature circuit of the heating system 6 in the steady state period of the process I provides only the circulation of the coolant in in its closed circuit without the possibility of taking part of the coolant after the high-temperature circuit of the heating system 5. During the periods of process I, heat energy is accumulated in the heat generator 1 up to the maximum allowable temperature level. The duration of the heating system in the steady state of the process I is set by the control node 12. In the system start mode, the minimum value of the range of the duration of the I process is set when programming the control node 12. Depending on the climatic zone and the characteristics of the heating system, the range of the I process can be from 30 seconds to 360 seconds. After this period, process II begins, including a transitional period of opening the first and closing the second input of the three-way control valve 4 and a period of operation in the steady open first input and the closed second input of the three-way control valve 4. From the beginning of the transition period of process II, one part of the coolant of the high-temperature circuit of the system heating 5 goes directly to the return pipeline 3 through the circuit: heat generator 1; supply pipeline 2; three-way control valve 4; circulation pump of the high-temperature circuit 7; high-temperature circuit of the heating system 5; return pipeline 3, and the other part through a mixing three-way valve 9 and a low-temperature circuit of the heating system 6 along the circuit: heat generator 1; supply pipeline 2; three-way control valve 4; circulation pump of the high-temperature circuit 7; high-temperature circuit of the heating system 5; mixing three-way valve 9; low-temperature circuit of the heating system 6; return pipeline 3. In this period, when the circulation of the coolant through the return pipeline 3, the heat generator 1 and the supply pipeline 2 is restored, the thermal energy stored in the heat generator 1 provides a sharp (pulse) increase in the temperature of the coolant in the high-temperature circuit of the heating system 5 (process II of Fig. 2). During the period of the steady state mode of the process II, the coolant flow through the heat generator 1 corresponds to the calculated one at which the coolant temperature at the outlet of the heat generator 1 at the end of this period will decrease to the calculated value in accordance with expression (1) and controlled by the coolant temperature sensor in the supply pipeline 14. Subsequently cycle, including process I and II are repeated with the introduction of the control unit 12 (if necessary) adjustments of the calculated temperatures and the duration of the steady state. The duration of the heating system in the steady state of process I and II is set by the control unit 12 depending on the temperature of the cooled coolant of the low-temperature circuit of the heating system, controlled by the temperature sensor of the cooled coolant 11 of the low-temperature circuit of the heating system. The duration (period) of the system operation in the steady state period of the process II is determined by the control unit 12 on the basis of the low-temperature circuit of the heating system 6, controlled by the temperature sensor of the cooled coolant 11, at the end of the steady state period of the process I. The initial value of the system operation period in the steady state period of the process II is 360 s . If the temperature of the cooled coolant of the low-temperature circuit of the heating system 6, controlled by the temperature sensor of the cooled coolant 11, does not correspond to the programmed value
Figure 00000017
°C, the control unit 12 will correct the duration of the steady-state period of operation of the three-way control valve 4 by 10% of the originally set range. Correction of the duration of the steady-state period of operation of the three-way control valve 4 within 10% will provide the specified temperature rise in the premises at the level of 0.5 °C. The duration (period) of the system operation in the steady state period of the process I is determined by the control unit 12 on the basis, controlled by the temperature sensor of the cooled coolant 11, at the end of the steady state period of the process II. Also, as above, if the temperature of the cooled coolant of the low-temperature circuit of the heating system 6 does not match, controlled by the temperature sensor of the cooled coolant 11, the temperature of the cooled coolant is taken equal to
Figure 00000017
°C, depending on the branching of the low-temperature circuit of the heating system, the control unit 12 will correct the duration of the steady-state period of operation of the three-way control valve 4 by 10% of the initially set range.

Способ организации работы устройства для управления теплопотреблением в системе отопления здания включает определение длительности циркуляции теплоносителя системы отопления через теплогенератор и трубопровод подмешивания, определение приращения пульсации температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, определения и контроле температуры теплоносителя в подающем трубопроводе,

Figure 00000001
, контроле температуры охлажденного теплоносителя в низкотемпературном контуре системы отопления,
Figure 00000002
, какA method for organizing the operation of a device for controlling heat consumption in the heating system of a building includes determining the duration of circulation of the heat carrier of the heating system through the heat generator and the mixing pipeline, determining the increment of the heat carrier temperature pulsation depending on the outside air temperature, determining and controlling the temperature of the heat carrier in the supply pipeline,
Figure 00000001
, temperature control of the cooled coolant in the low-temperature circuit of the heating system,
Figure 00000002
, How

Figure 00000003
Figure 00000003
(1)(1)

где

Figure 00000004
– температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С, при традиционной схеме управления по графику качественного регулирования;
Figure 00000018
– температура воздуха внутри помещения, °С;
Figure 00000006
– температурный напор нагревательного прибора, при расчетной температуре воды в отопительной системе, °С;
Figure 00000019
температура наружного воздуха, °С;
Figure 00000008
– расчетный перепад температур теплоносителя на коллекторах теплогенератора, °С;
Figure 00000020
– расчетный перепад температур теплоносителя в системе отопления, °С;
Figure 00000010
– расчетная температура наружного воздуха, °С;
Figure 00000011
– приращение (пульсация) температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С;
Figure 00000012
– расчетная температура теплоносителя в системе высокотемпературного контура, °С,
Figure 00000021
;
Figure 00000022
– коэффициент приращения в диапазоне температур наружного воздуха в отопительном периоде,
Figure 00000023
, при
Figure 00000016
; температура охлажденного теплоносителя принимается равной
Figure 00000017
°С в зависимости от разветвленности низкотемпературного контура системы отопления..Where
Figure 00000004
- temperature of the heat carrier in the supply pipeline, °C, with the traditional control scheme according to the quality control schedule;
Figure 00000018
– air temperature inside the room, °С;
Figure 00000006
- temperature head of the heating device, at the design temperature of the water in the heating system, ° С;
Figure 00000019
outside air temperature, °C;
Figure 00000008
is the calculated temperature drop of the coolant on the collectors of the heat generator, °С;
Figure 00000020
is the calculated temperature drop of the coolant in the heating system, °С;
Figure 00000010
– design temperature of the outside air, °С;
Figure 00000011
- increment (pulsation) of the coolant temperature in the supply pipeline, °С;
Figure 00000012
is the design temperature of the heat carrier in the high-temperature circuit system, °C,
Figure 00000021
;
Figure 00000022
- increment coefficient in the range of outdoor air temperatures in the heating period,
Figure 00000023
, at
Figure 00000016
; the temperature of the cooled coolant is taken equal to
Figure 00000017
°С depending on the branching of the low-temperature circuit of the heating system.

Способ организации работы устройства для управления теплопотреблением в системе отопления здания заключается в производстве тепловой энергии в теплогенераторе 1 в соответствии с температурой, заданной узлом управления 12 в зависимости от температуры наружного воздуха по выражению (1), снимаемой с датчика температуры наружного воздуха 13 и контролируемой датчиком температуры теплоносителя в подающем трубопроводе 14. В период циркуляции теплоносителя через обратный трубопровод 3, теплогенератор 1, подающий трубопровод 2, температура теплоносителя, подаваемая в высокотемпературный контур системы отопления через трехходовой регулирующий клапан 4, циркуляционным насосом высокотемпературного контура 7 достигает расчетной температуры теплогенератора 1. Охлажденный в высокотемпературном контуре 5 теплоноситель частично поступает на смесительный трехходовой кран 9, где подмешивается с частью теплоносителем из низкотемпературного контура 6 системы отопления и циркуляционным насосом низкотемпературного контура 8 подается в контур низкотемпературного отопления 6. Другие части охлажденных теплоносителей высокотемпературного и низкотемпературного контуров 5, 6 направляются в обратный трубопровод 3 и далее в теплогенератор 1. По истечении расчетного периода, определенного узлом управления 12 на основе показаний датчика охлажденного теплоносителя 11 трехходовой регулирующий клапан 4 закроет первый вход (течение теплоносителя через теплогенератор 1) и откроет второй вход (течение теплоносителя через трубопровод подмешивания 10). В этих условиях теплогенератор 1, доработает до расчетной температуры. При этом через трубопровод подмешивания 10 в трехходовой регулирующий клапан 4 охлажденный теплоноситель высокотемпературного контура 5 системы отопления циркуляционным насосом высокотемпературного контура 7 продолжит циркуляцию по замкнутому высокотемпературному контуру 5 дополнительно охлаждаясь. В данных условиях в низкотемпературный контур 6 также поступит только охлажденный теплоноситель данного контура, который циркуляционным насосом низкотемпературного контура 8 также продолжит циркуляцию по замкнутому низкотемпературному контуру 6. По истечению расчетного периода, определенного узлом управления 12 на основе показаний датчика температуры охлажденного теплоносителя 11, трехходовой регулирующий клапан 4 открыв вход 1 и закрыв вход 2 возобновит циркуляцию теплоносителя через теплогенератор 1. Периодическая работа трехходового регулирующего клапана 4 создаст условия для расчетного режима управления теплопотреблением в системе отопления здания. The method of organizing the operation of the device for controlling heat consumption in the heating system of a building consists in the production of thermal energy in the heat generator 1 in accordance with the temperature set by the control unit 12 depending on the outdoor temperature according to expression (1), taken from the outdoor air temperature sensor 13 and controlled by the sensor temperature of the heat carrier in the supply pipeline 14. During the circulation of the heat carrier through the return pipeline 3, the heat generator 1, the supply pipeline 2, the temperature of the heat carrier supplied to the high-temperature circuit of the heating system through the three-way control valve 4, the circulation pump of the high-temperature circuit 7 reaches the calculated temperature of the heat generator 1. Cooled in the high-temperature circuit 5, the coolant partially enters the mixing three-way valve 9, where it is mixed with a part of the coolant from the low-temperature circuit 6 of the heating system and the circulation pump of the low-temperature circuit 8 is fed into the low-temperature heating circuit 6. Other parts of the cooled coolants of the high-temperature and low-temperature circuits 5, 6 are sent to return pipeline 3 and further to the heat generator 1. After the estimated period determined by the control unit 12 based on the readings of the cooled coolant sensor 11, the three-way control valve 4 will close the first input (heat carrier flow through the heat generator 1) and open the second input (heat carrier flow through the mixing pipeline 10 ). Under these conditions, the heat generator 1 will work up to the design temperature. At the same time, through the mixing pipeline 10 into the three-way control valve 4, the cooled coolant of the high-temperature circuit 5 of the heating system by the circulation pump of the high-temperature circuit 7 will continue to circulate in the closed high-temperature circuit 5, additionally cooling down. Under these conditions, only the cooled coolant of this circuit will also enter the low-temperature circuit 6, which will also continue to circulate through the closed low-temperature circuit 6 with the circulation pump of the low-temperature circuit 8. valve 4, opening input 1 and closing input 2, will resume the circulation of the coolant through the heat generator 1. Periodic operation of the three-way control valve 4 will create conditions for the design mode of heat consumption control in the heating system of the building.

По сравнению с известным способом управления теплопотреблением и устройством для его осуществления в системе отопления здания заявленный способ и устройство для его осуществления в системе отопления здания, позволит уменьшить перепад температур между слоями, увеличить термическое сопротивление слоев, снизить тепловой поток и в итоге повысить энергетическую эффективность здания и качество теплоснабжения. С уменьшением процента корректировки продолжительности установившегося периода работы трехходового регулирующего клапана 4 превышение температуры в отапливаемых помещениях снижается менее 0,5 °С.Compared with the known method for controlling heat consumption and a device for its implementation in a building heating system, the claimed method and device for its implementation in a building heating system will reduce the temperature difference between the layers, increase the thermal resistance of the layers, reduce heat flow and, as a result, increase the energy efficiency of the building and quality of heat supply. With a decrease in the percentage of adjustment of the duration of the steady-state period of operation of the three-way control valve 4, the temperature rise in heated rooms decreases to less than 0.5 °C.

Величина энергетической эффективности здания будет зависеть от теплофизических свойств ограждающих конструкций здания (коэффициента теплопроводности, теплоемкости отдельных слоев), толщины слоев, объема и климатической зоны расположения здания, расчетной температуры теплоносителя, температуры охлажденного теплоносителя. При повышении температуры наружного воздуха и уменьшении температуры охлажденного теплоносителя энергетическая эффективность будет увеличиваться.The value of the energy efficiency of the building will depend on the thermophysical properties of the building envelope (thermal conductivity coefficient, heat capacity of individual layers), the thickness of the layers, the volume and climatic zone of the building, the calculated temperature of the heat carrier, the temperature of the cooled heat carrier. With an increase in the outdoor temperature and a decrease in the temperature of the cooled coolant, the energy efficiency will increase.

Claims (14)

1. Устройство для управления теплопотреблением в системе отопления здания, включающее источник тепловой энергии, соединенный через подающий и обратный трубопроводы, трехходовой регулирующий клапан, циркуляционный насос, трубопровод подмешивания, узел управления, датчики температуры наружного воздуха и теплоносителя в подающем трубопроводе с системой отопления, отличающееся тем, что в качестве источника тепловой энергии используют собственный теплогенератор, дополнительно введен низкотемпературный контур системы отопления, подключенный через смесительный трехходовой кран, циркуляционный насос низкотемпературного контура и датчик температуры охлажденного теплоносителя, расположенный на выходе из низкотемпературного контура системы отопления.1. A device for controlling heat consumption in the heating system of a building, including a source of thermal energy connected through the supply and return pipelines, a three-way control valve, a circulation pump, an admixture pipeline, a control unit, outdoor air and coolant temperature sensors in the supply pipeline to the heating system, which differ due to the fact that own heat generator is used as a source of thermal energy, a low-temperature circuit of the heating system is additionally introduced, connected through a mixing three-way cock, a circulation pump of the low-temperature circuit and a temperature sensor of the cooled coolant located at the outlet of the low-temperature circuit of the heating system. 2. Способ организации работы устройства для управления теплопотреблением в системе отопления здания по п. 1, заключающийся в определении длительности циркуляции теплоносителя системы отопления через теплогенератор и трубопровод подмешивания, определении приращения пульсации температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, определении и контроле температуры теплоносителя в подающем трубопроводе,
Figure 00000024
контроле температуры охлажденного теплоносителя в низкотемпературном контуре системы отопления,
Figure 00000025
по выражению2. A method for organizing the operation of a device for controlling heat consumption in the heating system of a building according to claim 1, which consists in determining the duration of circulation of the heat carrier of the heating system through the heat generator and the mixing pipeline, determining the increment of the heat carrier temperature pulsation depending on the outside air temperature, determining and controlling the heat carrier temperature in supply pipeline,
Figure 00000024
temperature control of the cooled coolant in the low-temperature circuit of the heating system,
Figure 00000025
by expression
Figure 00000026
Figure 00000026
 где
Figure 00000027
- температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С, при традиционной схеме управления по графику качественного регулирования;Where
Figure 00000027
- temperature of the heat carrier in the supply pipeline, °C, with a traditional control scheme according to the quality control schedule; tв - температура воздуха внутри помещения, °С;t in - air temperature inside the room, ° С; Δt - температурный напор нагревательного прибора, при расчетной температуре воды в отопительной системе, °С;Δt - temperature difference of the heating device, at the design water temperature in the heating system, °С; tн - температура наружного воздуха, °С;t n - outdoor air temperature, ° С; Δτ - расчетный перепад температур теплоносителя на коллекторах теплогенератора, °С;Δτ - calculated temperature drop of the coolant on the collectors of the heat generator, °C; θ - расчетный перепад температур теплоносителя в системе отопления, °С;θ - calculated temperature difference of the coolant in the heating system, °С; tн.о - расчетная температура наружного воздуха, °С;t n.o - design temperature of the outside air, ° С;
Figure 00000028
- приращение (пульсация) температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, °С;
Figure 00000028
- increment (pulsation) of the coolant temperature in the supply pipeline, °С;
Figure 00000029
- расчетная температура теплоносителя в системе высокотемпературного контура, °С,
Figure 00000030
Figure 00000029
- design temperature of the heat carrier in the high-temperature circuit system, °C,
Figure 00000030
 k1 - коэффициент приращения в диапазоне температур наружного воздуха в отопительном периоде, k1=0,65-0,018⋅tн.о, при tн=+8÷tн.о; температура охлажденного теплоносителя принимается равной
Figure 00000031
в зависимости от разветвленности низкотемпературного контура системы отопления, при этом регулирование температуры подаваемого в систему отопления теплоносителя осуществляется автоматизированным узлом управления путем периодической работы трехходового регулирующего клапана в зависимости от температуры охлажденного теплоносителя низкотемпературного контура системы отопления.k 1 - increment coefficient in the range of outdoor air temperatures in the heating period, k 1 =0.65-0.018⋅t n.o , at t n =+8÷t n.o ; the temperature of the cooled coolant is taken equal to
Figure 00000031
depending on the branching of the low-temperature circuit of the heating system, while the temperature of the coolant supplied to the heating system is controlled by an automated control unit by periodic operation of a three-way control valve, depending on the temperature of the cooled coolant of the low-temperature circuit of the heating system. 3. Способ организации работы устройства для управления теплопотреблением в системе отопления здания по п. 2, отличающийся тем, что периодическую пульсацию осуществляют при неизменном расходе теплоносителя по контурам системы отопления.3. A method for organizing the operation of a device for controlling heat consumption in the heating system of a building according to claim 2, characterized in that periodic pulsation is carried out at a constant flow rate of the coolant along the circuits of the heating system.
RU2022123029A 2022-08-29 Device for controlling heat consumption in the heating system of a building and a method for organizing its operation RU2797616C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797616C1 true RU2797616C1 (en) 2023-06-07

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10158462A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-23 Ruhrgas Ag Device for regulating forward flow temperature in heating circuit has actuator in form of valve in bypass line connected to forward and return lines; valve has thermal actuator drive
RU2642038C1 (en) * 2016-10-14 2018-01-23 Андрей Александрович Пятин Method of regulation of heat relief for heating buildings and regulation system on its basis (versions)
RU2658193C1 (en) * 2017-08-24 2018-06-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device for controlling heat consumption
RU2674713C1 (en) * 2018-03-29 2018-12-12 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Heat carrier parameters regulation system on the heat supply source depending on the internal air temperature at consumers
RU2678888C2 (en) * 2013-11-07 2019-02-04 Грундфос Холдинг А/С Control method for heating and/or cooling system with at least one loading circuit, as well as distribution device for heating and/or cooling system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10158462A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-23 Ruhrgas Ag Device for regulating forward flow temperature in heating circuit has actuator in form of valve in bypass line connected to forward and return lines; valve has thermal actuator drive
RU2678888C2 (en) * 2013-11-07 2019-02-04 Грундфос Холдинг А/С Control method for heating and/or cooling system with at least one loading circuit, as well as distribution device for heating and/or cooling system
RU2642038C1 (en) * 2016-10-14 2018-01-23 Андрей Александрович Пятин Method of regulation of heat relief for heating buildings and regulation system on its basis (versions)
RU2658193C1 (en) * 2017-08-24 2018-06-19 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Device for controlling heat consumption
RU2674713C1 (en) * 2018-03-29 2018-12-12 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Heat carrier parameters regulation system on the heat supply source depending on the internal air temperature at consumers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2103884B1 (en) Room heating and method for controlling the room heating
WO2018070901A1 (en) Method for controlling a heat supply for heating buildings, and control systems on the basis thereof (variants)
RU2655154C2 (en) Method for adjusting the setpoint temperature of a heat transfer medium
RU2797616C1 (en) Device for controlling heat consumption in the heating system of a building and a method for organizing its operation
CN113834249A (en) Automatic adjusting method and system for refrigeration energy of environmental chamber
CN113587448A (en) Circulating water pump control method of multi-energy heat supply waterway multi-circulating system
RU2607775C1 (en) Automated individual thermal station with dependent connection of heating system and closed hot water supply system
CN114577052B (en) Intelligent cooling system of hydroelectric generating set
KR101706146B1 (en) Heating and hot water supply apparatus applying for regional or central heating and Control method thereof
RU2474764C1 (en) Method to control mode of heating system operation
JP5038641B2 (en) Heat source device, control method and control program for flow rate of heat medium
JP2004085141A (en) Optimal starting control device for air-conditioning system
JP2000214933A (en) Temperature controller
CA2705630C (en) Controlling under surface heating/cooling
CN111503719A (en) Indoor temperature adjusting method and device of intelligent heating system
CN115095998B (en) Heat exchange system, hot water outlet control method thereof and hot water system
RU68146U1 (en) INDIVIDUAL HEAT ITEM
CN204648745U (en) Energy-efficient constant-temperature formula cooling machine device
RU2748956C1 (en) Method for heat power control in heating system with solid fuel boiler
RU2372561C1 (en) Heat station
RU2001376C1 (en) Method and device for automatic control of heat supply
CN115143646B (en) Intelligent hot water control device and control method
SK1082015A3 (en) Method of controlling the heating according to the heat loss and heat gain
RU2527186C1 (en) Automatic control system of building heating
CN114659294B (en) Air source heat pump