СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК F24D19/10 

Данное изобретение касается способа эксплуатации системы отопления, содержащей по меньшей мере один котел отопления и по меньшей мере один циркуляционный насос.

Согласно уровню техники управляющий блок котла оценивает актуальную тепловую нагрузку всей системы отопления по внешней температуре. С учетом внешней температуры, определенной с помощью измерительных устройств, температура среды соответственно потребности регулируется управляющим блоком котла отопления. Однако, такой подход является неточным и при определенных обстоятельствах не слишком энергоэффективным, так как, например, в солнечный день эта потребность меньше, несмотря на низкую внешнюю температуру. Однако такую ситуацию существующий управляющий блок котла не смог бы распознать, и регулируемая мощность нагрева установилась бы излишне высокой.

Поэтому желательно предоставить управляющему блоку котла отопления дополнительные величины, которые являются показательными для фактического потребного количества тепла указанной системы.

В европейской заявке ЕР 2863134 А1 раскрыт способ корректировки управления температурой теплоносителя, подаваемого отопительной системой в обогреваемое здание.

Эта задача решается посредством способа с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения этого способа являются предметом зависимых пунктов формулы.

Согласно изобретению, предлагается, чтобы циркуляционный насос системы отопления по одному или нескольким эксплуатационным параметрам определял актуальное потребное количество тепла обогреваемого здания. Это определенное актуальное потребное количество тепла циркуляционный насос затем для управления и/или регулирования котла отопления передает на управляющий блок через коммуникационный интерфейс. Управляющий блок в таком случае может управлять, соответственно, регулировать температуру среды внутри отопительного контура с учетом сообщенного потребного количества тепла.

Резюмируя, можно сказать, что предлагаемый изобретением способ предусматривает установление коммуникации между циркуляционным насосом и котлом отопления, чтобы можно было обмениваться информацией в отношении актуальной тепловой нагрузки системы отопления.

Согласно изобретению в случае одного или нескольких эксплуатационных параметров речь идет об актуально имеющейся объемной подаче внутри отопительного контура. Поскольку актуальное потребное количество тепла подлежащего отоплению здания определяется положением клапана отдельных отопительных приборов отопительного контура, то указанный циркуляционный насос может на основе актуального сопротивления системы сделать вывод о соответствующей тепловой нагрузке внутри системы. Это сопротивление системы может определяться по объемной подаче, которая предоставляется циркуляционным насосом.

Обычно информации только об объемной подаче недостаточно для того, чтобы однозначно определить соответствующее потребное количество тепла для данной системы, так как решение о том, является ли определенная объемная подача высокой или низкой, в свою очередь зависит от размеров здания. На фоне этого, согласно изобретению, оценка существующей в данный момент объемной подачи в плане связанного с ней потребного количества тепла осуществляется посредством активной регулировочной кривой циркуляционного насоса. Обычно частота вращения циркуляционного насоса устанавливается внутренним регулировочным устройством насоса на основании регулировочной кривой, которая определяется и задается при установке насоса специалистом по монтажу систем отопления индивидуально для размера отапливаемого здания.

Особенно предпочтительно, если циркуляционный насос работает с помощью так называемой пропорциональной кривой давления, которая указанной объемной подаче противопоставляет подходящий напор. Эта регулировочная кривая задает отношение между напором и объемной подачей через насос. С учетом такой регулировочной кривой на основе зарегистрированной объемной подачи может осуществляться оценка объемной подачи в плане необходимого потребного количества тепла. В частности, рассматривается положение значения зарегистрированной объемной подачи на регулировочной кривой, чтобы сделать возможной количественную оценку зарегистрированной объемной подачи. Если оно лежит в области меньших значений объемной подачи (например, левая область кривой), то можно исходить из меньшего потребного количества тепла, тогда как при положении в области более высоких значений объемной подачи (правая область кривой) следует исходить из высокого потребного количества тепла. Существенным для надежной оценки на основании регулировочной кривой является, естественно, то, что она предварительно была правильно скорректирована специалистом по монтажу систем отопления в соответствии с потребностями здания.

Возможно, что указанный циркуляционный насос располагает датчиком расхода для регистрации объемной подачи и/или датчиком давления для регистрации предоставляемого насосом давления (напора). Зачастую, однако, из соображений экономии такие датчики на практике не встраиваются. В таком случае насос может оценивать свою актуальную рабочую точку, т.е. объемную подачу и/или напор на основании измеренной механической мощности насоса и установленной частоты вращения.

Актуальное потребное количество тепла для здания может быть, однако, определено не только на основании объемной подачи. Дополнительно оно может определяться с помощью зарегистрированной температуры среды. Эта температура среды может регистрироваться, например, непосредственно соответствующими датчиками, однако, альтернативно может регистрироваться опосредованно подходящим способом на основании прочих эксплуатационных параметров циркуляционного насоса, так, например, по температуре обмотки и/или по току обмотки внутреннего приводного агрегата насоса. Здесь делается ссылка на немецкую патентную заявку DE 10 2017203925.6 того же заявителя. Содержание этой заявки в полном объеме включается в данное раскрытие.

Согласно предпочтительному варианту выполнения указанный циркуляционный насос может определить актуальное потребное количество тепла по зарегистрированному изменению во времени температуры среды за определенный промежуток времени. Например, потребное количество тепла может определяться по изменению во времени температуры среды во время фазы охлаждения котла отопления, т.е. во время фазы, когда этот котел отопления не нагревается, и вследствие этого температура среды падает вплоть до нового запуска этого котла отопления. Особенно предпочтительно, если это потребное количество тепла для здания определяется на основании определяемого падения температуры в течение этого промежутка времени, т.е. в зависимости от того, как быстро фактически падает температура среды внутри соответствующего временного окна. Более быстрое падение температуры является индикатором высокого потребного количества тепла внутри здания, тогда как более медленное падение температуры указывает на меньшее потребное количество тепла.

Коммуникация между управляющим блоком и циркуляционным насосом для передачи соответствующего значения потребного количества тепла может происходить, например, посредством аналоговой или цифровой передачи данных. В качестве коммуникационного интерфейса предпочтителен последовательный интерфейс. Для цифрового обмена данными может использоваться, например, протокол модбас (ModBus-Protokoll).

Указанный управляющий блок для управления и регулирования котла отопления может представлять собой, например, центральный управляющий блок системы отопления или альтернативно внутренний управляющий блок котла отопления.

В данном случае в предлагаемом изобретением способе всегда исходили из того, что циркуляционный насос определяет потребное количество тепла на основании одного или нескольких зарегистрированных эксплуатационных параметров. Однако, точно так же возможно, что этот циркуляционный насос лишь передает эти один или несколько эксплуатационных параметров через интерфейс на управляющий блок для управления котлом отопления, а соответствующая оценка для определения фактического потребного количества тепла происходит лишь в этом управляющем блоке. Помимо этих зарегистрированных эксплуатационных параметров для этого должна при необходимости передаваться на указанный управляющий блок также возможная регулировочная кривая циркуляционного насоса. Однако, кроме места определения значения потребного количества тепла, этот способ ничем не отличается от предыдущих вариантов выполнения.

Наряду с предлагаемым изобретением способом данное изобретение касается также циркуляционного насоса для системы отопления, причем он характеризуется также наличием управляющего блока насоса для определения актуального потребного количества тепла для отапливаемого здания по одному или нескольким эксплуатационным параметрам. Дополнительно этот циркуляционный насос содержит по меньшей мере один коммуникационный интерфейс, выполненный таким образом, что посредством управляющего блока насоса через этот интерфейс актуальное значение потребного количества тепла может передаваться на внешний управляющий блок, в частности, на центральный управляющий блок системы отопления и/или на внутренний управляющий блок котлом отопления.

Далее, этот циркуляционный насос может иметь средства для опосредованной и/или непосредственной регистрации существующей в данный момент объемной подачи и/или изменения во времени температуры среды. Кроме того, управляющий блок насоса запрограммирован так, чтобы определять потребное количество тепла на основании зарегистрированной объемной подачи и активной регулировочной кривой, и при необходимости на основании падения температуры среды. Во избежание повторений в отношении точного подхода и конкретного программирования управляющего блока насоса делается отсылка к вышеизложенным рассуждениям в связи с предлагаемым изобретением способом.

Другие преимущества и свойства данного изобретения будут рассмотрены подробнее на примере осуществления, представленном на чертежах. На чертежах показано следующее.

Фиг. 1: схематичный общий план предлагаемой изобретением системы отопления с циркуляционным насосом, а также с котлом отопления, и

Фиг. 2: диаграмма зависимости объемной подачи от напора с нанесенной характеристической кривой системы и регулировочной кривой.

На Фиг. 1 показан управляющий блок 10 котла отопления, который с учетом внешней температуры определяет соответствующее потребное количество тепла для системы. Сначала значение потребности определяется на основании зарегистрированной внешней температуры (блок 11), и на основании этой потребности системы в регулировочном блоке 12 определяется соответствующая температура среды - горячей воды внутри системы отопления. Согласно предлагаемому изобретением способу, определенная внутренне потребность системы накладывается на дополнительное значение потребности, получаемое через внешний интерфейс 30. Предоставление этого внешнего значения потребности осуществляется посредством циркуляционного насоса системы отопления.

Управляющий блок циркуляционного насоса обозначен ссылочной позицией 20. Он работает с обычным пропорциональным регулированием давления с заданной частотой вращения в качестве выходной величины. Для этого на основании определяемой объемной подачи, которая служит индикатором актуального сопротивления системы и, тем самым, актуальных положений клапанов отопительных приборов, определяется соответствующее потребное количество тепла внутри системы отопления (блок 21). На основании этого потребного количества тепла указанное пропорциональное регулирование давления в блоке 22 устанавливает подходящую частоту вращения циркуляционного насоса, чтобы обеспечить максимально энергосберегающий режим.

Это определяемое внутри насоса на основании объемной подачи значение потребности дополнительно предоставляется на управляющий блок 10 котла отопления, а именно через коммуникационный интерфейс 30. Он может скорректировать определенное внутренне в управляющем блоке котла потребное количество тепла с помощью полученного от циркуляционного насоса значения потребности и за счет этого при необходимости может снизить заданное значение температуры среды, чтобы уменьшить энергопотребление котла.

Определяемое в блоке 21 потребное количество тепла циркуляционного насоса может быть определено, как уже пояснялось, на основании имеющейся объемной подачи Q. Однако, одной этой объемной подачи недостаточно в качестве информации, чтобы определить фактическое потребное количество тепла здания, поскольку решение о том, является ли определенная объемная подача высокой или низкой, зависит также от размеров здания. Поэтому для определения потребности циркуляционный насос дополнительно привлекает установленную пропорциональную кривую давления. Обычно эта привлекаемая регулировочная кривая специалистом по монтажу систем отопления при сооружении системы настраивается так, что она подходит для ожидаемой потребности соответствующего здания.

На Фиг. 2 показана кривая потерь здания (характеристическая кривая системы), когда все терморегулирующие клапаны полностью открыты. Эта характеристическая кривая системы обозначена на Фиг. 2 ссылочной позицией 1. Далее, на этом изображении показана настроенная пропорциональная кривая 2 давления. Она настраивается специалистом по монтажу систем отопления таким образом, что она гарантированно лежит выше кривой 1 потерь здания.

С этой информацией указанный насос может определить актуальное потребное количество тепла здания. Если актуальная объемная подача на этом изображении лежит на левом участке регулировочной кривой 2 (рабочая точка 15), тогда актуальное потребное количество тепла сравнительно низкое. Если объемная подача вместо этого лежит, однако, на правом участке регулировочной кривой 2 (здесь рабочая точка 16), тогда потребность сравнительно высока.

Способ эксплуатации системы отопления предназначен для системы, содержащей, по меньшей мере, один котел отопления и, по меньшей мере, один циркуляционный насос. Циркуляционный насос по одному или нескольким рабочим параметрам определяет актуальное потребное количество тепла обогреваемого здания и передает его значение на управляющий блок (10) для управления и/или регулирования котла отопления. Управляющий блок (10) управляет и/или регулирует температуру среды с учетом этого переданного значения потребного количества тепла. Под одним или несколькими эксплуатационными параметрами понимается актуально существующая объемная подача. Оценка существующей в данный момент объемной подачи в плане потребного количества тепла осуществляется посредством активной регулировочной кривой циркуляционного насоса. Раскрыты вариант способа эксплуатации системы отопления и циркуляционный насос для системы отопления. Технический результат заключается в повышении точности определения тепловой нагрузки системы отопления. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ эксплуатации системы отопления, содержащей, по меньшей мере, один котел отопления и, по меньшей мере, один циркуляционный насос, при котором циркуляционный насос по одному или нескольким рабочим параметрам определяет актуальное потребное количество тепла обогреваемого здания и передает его значение на управляющий блок для управления и/или регулирования котла отопления, и при котором этот управляющий блок управляет и/или регулирует температуру среды с учетом этого переданного значения потребного количества тепла,

отличающийся тем, что под одним или несколькими эксплуатационными параметрами понимается актуально существующая объемная подача, причем оценка существующей в данный момент объемной подачи в плане потребного количества тепла осуществляется посредством активной регулировочной кривой циркуляционного насоса.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что под регулировочной кривой понимается установленная пропорциональная кривая давления, причем для оценки объемной подачи в плане необходимого потребного количества тепла рассматривается положение актуального значения объемной подачи на рассматриваемой регулировочной кривой.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что актуальное потребное количество тепла здания определяется по зарегистрированной температуре среды, и циркуляционный насос определяет актуальное потребное количество тепла по зарегистрированному изменению во времени температуры среды, в частности, на основании определенного по нему падения температуры.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что коммуникация между управляющим блоком и циркуляционным насосом осуществляется посредством аналоговой или цифровой передачи данных, например, через последовательный интерфейс.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что под управляющим блоком понимается центральный управляющий блок системы отопления или внутренний управляющий блок котла отопления.

6. Способ эксплуатации системы отопления, содержащей, по меньшей мере, один котел отопления и, по меньшей мере, один циркуляционный насос, при котором циркуляционный насос в качестве одного или нескольких эксплуатационных параметров регистрирует актуально существующую объемную подачу и передает ее на управляющий блок для управления и/или регулирования котла отопления, причем этот управляющий блок насоса на основании полученных одного или нескольких эксплуатационных параметров определяет актуальное потребное количество тепла обогреваемого здания и управляет и/или регулирует температуру среды с учетом этого определенного потребного количества тепла.

7. Циркуляционный насос для системы отопления с управляющим блоком насоса для определения актуального потребного количества тепла отапливаемого здания по одному или нескольким эксплуатационным параметрам и, по меньшей мере, с одним коммуникационным интерфейсом для передачи значения актуального потребного количества тепла на внешний управляющий блок, в частности на центральный управляющий блок системы и/или на внутренний управляющий блок котла отопления, причем этот циркуляционный насос имеет средства для опосредованного или непосредственного определения актуально имеющейся объемной подачи,

отличающийся тем, что управляющий блок насоса запрограммирован с возможностью определения потребного количества тепла по зарегистрированной объемной подаче и по активной регулировочной кривой.

8. Циркуляционный насос по п. 7, отличающийся тем, что этот циркуляционный насос имеет средства для опосредованного или непосредственного определения изменения во времени температуры среды, и управляющий блок насоса запрограммирован с возможностью определения потребного количества тепла по падению температуры среды.