СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПОМЕЩЕНИИ Российский патент 2014 года по МПК G05D23/00 

Изобретение относится к системе регулирования температуры, в частности к системе регулирования температуры в помещении, содержащей: вход, обратную трубу, контроллер, по меньшей мере один контур, поддерживающий температуру и соединяющий вход и обратную трубу системы, трубу подачи горячей текучей среды и трубу подачи холодной текучей среды, соединенные с входом системы, а также по меньшей мере один выход, соединенный с обратной трубой.

Кроме того, изобретение относится к способу регулирования температуры в помещении посредством указанной системы.

Системы регулирования температуры в помещениях используют для регулирования температуры и влажности в зданиях. Контур, поддерживающий температуру, можно установить, например, под полом, в стене или в потолке. Такое решение обеспечивает общую температуру во всем помещении. Часто в качестве текучей среды в такой системе используют воду. Для каждого помещения в здании можно использовать отдельный контур, поддерживающий температуру. В этом случае распределение текучей среды на входе системы по контурам, поддерживающим температуру, осуществляется посредством входного коллектора или другого подобного устройства.

Указанную систему используют для охлаждения или нагревания в зависимости от температуры текучей среды, подаваемой на вход системы и распределяемой по контурам, поддерживающим температуру. Из уровня техники известно, что на входе системы можно предусмотреть две трубы, в частности трубу подачи холодной текучей среды и трубу подачи горячей текучей среды. Если требуется охлаждение, то входной коллектор обеспечивает распределение холодной текучей среды по контурам, поддерживающим температуру. Если же для получения заданной температуры требуется нагревание, то входной коллектор распределяет горячую текучую среду по контурам, поддерживающим температуру.

Такие системы всегда имеют зону нечувствительности около заданной температуры. Например, зона нечувствительности может составлять 2 или 4 градуса по шкале Цельсия. Если терморегулятор в помещении установлен, например, на 21 градус, то предельные значения температуры будут между 19 и 23 градусами. Для того чтобы исключить непрерывные переключения между охлаждением и нагревом, целесообразно выдержать предварительно заданное время между охлаждением и нагревом и наоборот.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить надлежащую и постоянную температуру в системе регулирования температуры.

Указанная задача решена благодаря системе регулирования температуры описанного выше типа. При этом предлагаемая система отличается тем, что в трубе подачи горячей текучей среды и в трубе подачи холодной текучей среды соответственно установлены клапаны регулирования потока, управляемые контроллером, а на входе указанной системы установлен датчик температуры потока.

Благодаря такому техническому решению возможно измерение температуры потока на входе системы. Измеряя указанную температуру и регулируя клапаны, установленные соответственно в трубах подачи холодной и горячей текучей среды, можно получить требуемую температуру текучей среды, распределяемой по контурам, поддерживающим температуру, путем смешивания теплой и холодной текучих сред. Под термином «смешивание» в общем случае понимают соединение текучих сред с различными температурами независимо от количества этих сред. В результате, удается обеспечить постоянную температуру текучей среды и уменьшить зону нечувствительности. Например, предпочтительную температуру текучей среды на входе системы можно определить на основании длины контуров, поддерживающих температуру, и размеров помещения. Отклонение фактической температуры в помещении от заданной температуры определяется за счет обратной связи от датчика температуры, установленного на входе, и используется для управления клапанами. Таким образом, обеспечивается постоянная температура.

Указанные клапаны предпочтительно представляют собой двухпозиционные клапаны, управляемые посредством широтно-импульсной модуляции. Широтно-импульсная модуляция обеспечивает управление по типу «включено/выключено», но в последовательностях или в циклах, проходящих непрерывно с фиксированным временным интервалом. Отклонение фактической температуры в помещении от заданной температуры определяет период времени, в течение которого клапан регулирования потока должен находиться в открытом состоянии, в процентах от длительности каждой последовательности или цикла. Широтно-импульсная модуляция позволяет смешивать горячую и холодную текучие среды, обеспечивая возможность получения постоянной температуры в контурах, поддерживающих температуру.

Температура потока на входе системы предпочтительно установлена на предварительно заданное значение в зависимости от режима работы системы. Обычно система имеет два рабочих режима: режим нагрева и режим охлаждения. В системе могут храниться два предварительно заданных значения температуры: одно - для режима нагрева, другое - для режима охлаждения. Температура для режима охлаждения должна быть меньше, чем для режима нагрева. В результате, требуемую температуру в помещении можно достичь за короткое время.

На входе входного коллектора предпочтительно установлен датчик точки росы. Благодаря указанному датчику точки росы удается предотвратить конденсацию. Это позволяет использовать в режиме нагрева самую низкую возможную температуру и тем самым экономить энергию.

В предпочтительном варианте изобретения между входом и обратной трубой системы установлен смесительный насос. При использовании такого насоса возможно создание дополнительного смесительного контура.

Предлагаемая система предпочтительно содержит более одного контура, поддерживающего температуру, например, по одному контуру в каждом помещении здания. Обратная труба в этом случае имеет клапан для каждого контура с тем, чтобы обеспечить регулирование потока отдельно в каждом контуре. Управление клапанами при этом может быть обеспечено посредством контроллера. Таким образом, регулировать температуру можно в каждом помещении.

В частности, каждый контур, поддерживающий температуру, имеет по меньшей мере один комнатный терморегулятор. В этом случае можно отдельно регулировать температуру в каждом контуре. Комнатные терморегуляторы следует выполнить с возможностью связи с контроллером, например посредством Bluetooth или WLAN или любой другой беспроводной связи.

Один из терморегуляторов предпочтительно выбирают в качестве основного терморегулятора, который определяет режим работы системы. Указанный основной терморегулятор определяет, используется ли система в режиме нагрева или охлаждения, а также задает температуру текучей среды, которая должна быть получена на входе системы.

На выходе системы предпочтительно установлен по меньшей мере один клапан регулирования потока, в частности двухпозиционный клапан, управляемый контроллером. Указанный клапан повышает надежность системы и позволяет использовать обратную трубу без установки дополнительных клапанов. Кроме того, посредством клапана на выходе системы можно задавать максимальный расход текучей среды.

Выход системы предпочтительно содержит обратную трубу для горячей текучей среды и обратную трубу для холодной текучей среды, причем клапан установлен в каждой из указанных труб. Это позволяет использовать обратную трубу для холодной текучей среды в режиме нагрева, а обратную трубу для горячей текучей среды - в режиме охлаждения. Клапаны в каждой обратной трубе позволяют задавать различные максимальные расходы в режиме нагрева и режиме охлаждения.

Указанная выше задача также решения благодаря способу регулирования температуры в помещении, содержащему признаки, изложенные в пункте 10 формулы изобретения.

Измерение и регулирование температуры текучей среды на входе позволяет обеспечить надлежащую и постоянную температуру текучей среды в системе. Заданную температуру можно определить на основании длины контуров, поддерживающих температуру, и размеров помещений. Благодаря указанному способу можно более точно регулировать температуру в помещении.

Режим нагрева или охлаждения предпочтительно выбирают в зависимости от разности измеренной и требуемой температуры в помещении. В результате, возможно автоматическое переключение режимов нагрева и охлаждения. Температуру в помещении можно измерять, например, посредством терморегуляторов. Разность между измеренной и требуемой температурами можно затем вычислить посредством контроллера, который выбирает соответствующий режим работы.

В режиме нагрева контроллер предпочтительно управляет клапаном, предусмотренным в трубе подачи горячей текучей среды, и клапаном на выходе системы. При этом в режиме охлаждения контроллер предпочтительно управляет клапаном, предусмотренным в трубе подачи холодной текучей среды, и клапаном на выходе системы. Таким образом, разными клапанами управляют в зависимости от выбранного режима работы системы. Это обеспечивает высокое быстродействие системы.

Настоящее изобретение описано далее применительно к предпочтительному варианту его осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж.

Предлагаемая система регулирования температуры в помещении проиллюстрирована на одной единственной фигуре.

На прилагаемой фигуре показана система 1 регулирования температуры в помещении, содержащая вход, показанный в виде входного коллектора 2, и обратную трубу, изображенную в виде возвратного коллектора 3. Для регулирования температуры в помещении предусмотрен контроллер 4. Указанные входной коллектор 2 и возвратный коллектор 3 соединены тремя контурами 5, 6, 7, поддерживающими температуру. Текучую среду, поступающую из трубы 8 подачи горячей текучей среды или трубы 9 подачи холодной текучей среды на вход 10 входного коллектора 2, распределяют посредством входного коллектора 2 по контурам 5, 6, 7, поддерживающим температуру. После чего текучая среда поступает в возвратный коллектор 3 и выходит через выход 11.

Выход 11 имеет обратную трубу 12 для горячей текучей среды и обратную трубу 13 для холодной текучей среды.

В каждой подающей трубе 8, 9 и обратной трубе 12, 13 установлен клапан 14, 15, 16, 17, управляемый контроллером 4. Когда включен клапан 14, также включен клапан 16. То же самое справедливо и для клапанов 15, 17.

На входе 10 установлен датчик 18 точки росы. Во входном коллекторе 2 установлен датчик 19 температуры потока. Сигналы датчиков 18, 19 поступают и анализируются в контроллере 4.

Каждый контур 5, 6, 7, поддерживающий температуру, оснащен терморегулятором 20, 21, 22, измеряющим температуру в помещении и связанным с контроллером 4, то есть предусмотрена беспроводная связь. Для управления контроллером 4 можно предусмотреть дополнительное устройство 23 дистанционного управления, имеющее беспроводную связь с контроллером 4. Указанное дополнительное устройство 23 дистанционного управления можно использовать для выбора основного терморегулятора из указанных терморегуляторов 20, 21, 22.

Возвратный коллектор 3 содержит клапаны 24, 25, 26 регулирования потока, по одному для каждого контура 5, 6, 7, поддерживающего температуру, что позволяет регулировать расход текучей среды отдельно в каждом из указанных контуров.

Посредством датчика 19 температуры, расположенного во входном коллекторе 2, и соответствующего программного обеспечения в контроллере 4, можно смешивать холодную текучую среду, подаваемую по трубе 9, с горячей текучей средой, подаваемой по трубе 8. В результате, входной коллектор 2 может распределять по контурам 5, 6, 7, поддерживающим температуру, текучую среду с требуемой входной температурой. В большинстве случаев к небольшому количеству горячей текучей среды добавляют большое количество холодной текучей среды или наоборот. Контроллер позволяет определить правильную температуру смеси на основании значений температуры в помещении, полученных в результате измерений терморегулятором 20, 21, 22, выбранным в качестве основного терморегулятора. Регулирование посредством широтно-импульсной модуляции обеспечивает надлежащую и постоянную температуру воды в системе нагрева потока. Таким образом, отклонение фактической температуры от заданной температуры во входном коллекторе 2 определяет период времени, в течение которого соответствующий клапан 14, 15 должен оставаться в открытом состоянии. За счет смешивания горячей и холодной текучих сред можно обеспечить постоянство температуры. Это упрощает регулирование температуры в помещении.

Для обеспечения высокого быстродействия предлагаемой системы между входным коллектором 2 и возвратным коллектором 3 можно предусмотреть дополнительный смесительный насос 27.

Изобретение относится к системе регулирования температуры. Система регулирования температуры содержит входной коллектор, возвратный коллектор, контроллер, по меньшей мере один поддерживающий температуру контур, соединяющий входной коллектор и возвратный коллектор, трубу подачи горячей текучей среды и трубу подачи холодной текучей среды, соединенные с входным коллектором, по меньшей мере один выход, соединенный с возвратным коллектором, и вход, соединенный с входным коллектором. При этом в трубе подачи горячей текучей среды и в трубе подачи холодной текучей среды, соответственно, установлены клапаны регулирования потока, управляемые контроллером. На входном коллекторе установлен датчик температуры потока, а на выходе установлен по меньшей мере один двухпозиционный клапан регулирования потока, управляемый контроллером. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и повышение точности регулирования температуры. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1ил.

1. Система (1) регулирования температуры, содержащая:
входной коллектор (2),
возвратный коллектор (3),
контроллер (4),
по меньшей мере один поддерживающий температуру контур (5, 6, 7), соединяющий входной коллектор (2) и возвратный коллектор (3),
трубу (8) подачи горячей текучей среды и трубу (9) подачи холодной текучей среды, соединенные с входным коллектором (2),
по меньшей мере один выход (11), соединенный с возвратным коллектором (3), и вход (10), соединенный с входным коллектором (2),
отличающаяся тем, что в трубе (8) подачи горячей текучей среды и в трубе (9) подачи холодной текучей среды, соответственно, установлены клапаны (14, 15) регулирования потока, управляемые контроллером (4), причем на входном коллекторе (2) установлен датчик (19) температуры потока, а на выходе (11) установлен по меньшей мере один клапан (16, 17) регулирования потока, в частности двухпозиционный клапан, управляемый контроллером (4).

2. Система регулирования температуры по п.1, отличающаяся тем, что клапаны (14, 15) представляют собой двухпозиционные клапаны, управляемые посредством широтно-импульсной модуляции.

3. Система регулирования температуры по любому из пп.1-2, отличающаяся тем, что температура потока на входном коллекторе (2) установлена на предварительно заданное значение в зависимости от режима работы системы (1).

4. Система регулирования температуры по любому из пп.1-2, отличающаяся тем, что на входе (10) входного коллектора (2) установлен датчик (18) точки росы.

5. Система регулирования температуры по любому из пп.1-2, отличающаяся тем, что между входным коллектором (2) и возвратным коллектором (3) установлен смесительный насос (27).

6. Система регулирования температуры по любому из пп.1-2, отличающаяся тем, что каждый поддерживающий температуру контур (5, 6, 7) оснащен по меньшей мере одним комнатным терморегулятором (20, 21, 22).

7. Система регулирования температуры по п.6, отличающаяся тем, что один из терморегуляторов (20, 21, 22) выбран в качестве основного терморегулятора, который определяет режим работы системы (1).

8. Система регулирования температуры по любому из пп.1-2, 7, отличающаяся тем, что выход (11) содержит обратную трубу (12) для горячей текучей среды и обратную трубу (13) для холодной текучей среды, причем клапан (16, 17) установлен соответственно в обратной трубе (12) для горячей текучей среды и в обратной трубе (13) для холодной текучей среды.

9. Способ регулирования температуры в помещении посредством системы, выполненной по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что температуру текучей среды на входном коллекторе (2) и входе (10), соединенном с входным коллектором (2), измеряют и регулируют путем смешивания горячей и холодной текучих сред.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что режим нагрева или режим охлаждения выбирают в зависимости от разности измеренной и требуемой температуры в помещении.

11. Способ по любому из пп.9-10, отличающийся тем, что в режиме нагрева управляют посредством контроллера (4) клапаном (14) в трубе (8) подачи горячей текучей среды и клапаном (16, 17) на выходе (11), при этом в режиме охлаждения управляют посредством контроллера (4) клапаном (15) в трубе (9) подачи холодной текучей среды и клапаном (16, 17) на выходе (11).