Устройство для программного регулирования тепмературы в помещении Советский патент 1986 года по МПК F24D19/10 

Изобретение относится к автоматизации тепловых процессов н предназначено для программного регулирования температуры в помещениях, отапливаемых от сети центрального теплоснабжения.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства для программного регулирования температуры при сохранении стабильности величины программного изменения температуры в помещении.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит реле 1 времени с размыкающим контактом 2 и установленные на подающем трубопроводе 3 горячей воды после и перед узлом 4 смешения со- ответственно датчик-преобразователь 5 сопротивления регулятора 6 температуры и исполнительный механизм 7. Перед исполнительным механизмом 7 на подающем трубопроводе 3 установлен термистор 8, помещенный в защитную гильзу (не показана) и подключенный к регулятору 6 температуры последовательно с датчиком-преобразователем 5, а выходной размыкающий контакт 2 реле 1 времени подключен параллельно термистору 8. Кроме датчика-пре- образователя 5 к регулятору 6 подключен термопреобразоватль 9 сопротивления, служащий датчиком температуры наружного воздуха. В систему трубопроводов теплового абонентского ввода здания входит, кроме подающего трубопровода 3, тру- бопровод 10, по которому охлажденная вода возвращается в сеть, и трубопровод 11, по которому охлаждающая вода возвращается из отопительного контура здания, причем часть воды ответвляется к узлу 4 смешения, выполненному в виде эле- ватора. Электропитание подается к регулятору 6 температуры на клеммы 12. По одному выходному концу датчика-преобразователя 5 сопротивления горячей воды и тер- мистора 8 соединены между собой, а два других конца присоединены к клеммным зажимам 13 регулятора 6, предназначенным для присоединения соответствующего датчика температуры. Выходные концы тер- мистора 8 также присоединены к клеммным зажимам 14 программного реле 1 времени, соответствующим присоединению размыкающегося контакта 2 с выдержкой времени, находящегося внутри этого реле 1.

Устройство работает следующим образом.

При замкнутом контакте 2 программного реле 1 времени термистор 8 шунтируется и не оказывает влияния на процесс регулирования. В соответствии с информацией, получаемой от датчика-преобразователя 5 и термопреобразователя 9, и заданием ре- гулятор 6 поддерживает температуру горячей воды за узлом 4 смешения по отопительному графику, выдавая команды испол

нительному механизму 7. Последний изменяет подачу горячей воды из сети в узел 4 смешения, где вода, выходящая из отопительной системы, смешивается с сетевой водой. Изменяя количество горячей воды, поступающей из сети, можно изменять температуру смеси, т. е. воды, поступающей в отопительную систему по трубопроводу 3.

В установленный момент размыкающий контакт 2 реле 1 времени размыкается и последовательно с датчиком-преобразователем 5 сопротивления горячей воды в измерительную схему регулятора 6 оказывается подключенным термистор 8. Последний выбирается таким образом, чтобы величина его сопротивления соответсотвова- ла изменению сопротивления датчика-преобразователя 5 сопротивления, вызванного изменением температуры воды, подаваемой в отопительную систему внутри заданного диапазона (10-25°С). Такое изменение температуры греющей воды обычно приводит к изменению температуры воздуха в помещении на 2-5°С в зависимости от метеоусловий и вида здания.

Процесс программного регулирования происходит следующим образом.

В соответствии с возросшей величиной сопротивления на соответствующем входе регулятора 6 температуры после размыкания размыкающего контакта 2 программного реле 1 времени регулятор 6 температуры будет воздействовать на исполнительный механизм 7 так, чтобы он изменял расход сетевой воды через сопло узла 4 смешения нейтрализуя последствия возмущения.

Это возможно при снижении сопротивления датчика-преобразователя 5 сопротивления, подключенного последовательно с термистором 8, т. е. при охлаждении датчика-преобразователя 5. Процесс снижения расхода сетевой воды через узел 4 смещения будет продолжаться до того момента, пока температура смешанной воды не снизится настолько, что величина сопротивления омываемого ею датчика-преобразователя 5 сопротивления не уменьшится на величину дополнительно подключенного сопротивления термистора 8. Снижение температуры греющей воды вызовет снижение температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Через установленный промежуток времени размыкающий контакт 2 программного реле 1 времени вновь замкнется. Реле 1 приходит в исходное состояние и начинает повторный отсчет времени. Система регулирования также возвращается в исходное состояние, т. е. в отапливаемых помещениях температура воздуха будет повышаться до уровня 18-22°С, после чего стабилизируется.

Ниже приводится теоретическое обоснование применения термистора 8 и установки его в гильзе, омываемой горячей водой, поступающей из сети в тепловой абонентский ввод здания.

Количество тепла, поступающего в помещение от нагревательного прибора и теряемого через наружные ограждения, в ус- тановивщемся режиме определяется с достаточной для данного случая точностью следующими соотнощениями:

Q K-pFnp (tnp - t. КноР.,оР„о (te - tn) ,( I )

где КПР, и - соответственно коэффициенты теплопередачи нагревателного прибора и наружного ограждения отапливаемого здания;

1в и t - соответственно усредненная температура воздуха в помещении и воздуха снаружи помещения;

tnp - усредненная температура нагревательного прибора, равная полусумме температур воды на входе и выходе tnp 0,5(t,-ft2). Рещая совместно уравнения (1), получим

tnp +

Как подтверждено исследованиями, коэффициент теплопередачи нагревательного ,, прибора существенно зависит от величины разности температур греющей воды и воздуха в помещении. При повыщении температуры нагрева воды указанная разность и коэффициент теплопередачи нагреваЭтому условию отвечает термистор 8, обладающий отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, при установке его в подающий трубопровод 3 горячей воды, поступающей из сети (до исполнительного механизма 7). Температура воды в сети централизованного теплоснабжения регулируется на источнике (в ко- тельной) в соответствии с требованиями отопительного графика по наружной температуре воздуха (в пределах 150-70°С или 130-70°С и т. п.) и не зависит от состояния конкретного объекта - отапливаемого здания. Это позволяет исключить влияние нежелательных обратных связей на процессы регулирования устройства при установке термис- тора 8 на подающем сетевом трубопроводе 3.

В узком диапазоне изменения температельного прибора возрастают и наоборот. 40 тур, с которым приходится сталкиваться

Это вытекает также из приводимых здесь расчетных соотнощений: в формуле (1) при сопоставимых условиях

в данном случае (изменение температуры в сети в течение всего отопительного сезона в пределах 50-80°С), температурный коэффициент изменения сопротивления тер- мистора 8 изменяется незначительно, что способствует устойчивости процесса регулирования. Относительно высокий температурный коэффициент термистора 8 позволит удовлетворить разнообразным климатическим условиям.

- t,

т. е..Д.

г но

;1

и в формуле (2) при более низкой температуре греющей воды, отвечающей условиям осенне-весеннего периода отопительного сезона, коэффициент при tnp будет более

Редактор А. Козориз Заказ 3380/37

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

низким, чем при более высокой температуре греющей воды, отвечающей условиям зимнего периода. Поэтому при снижении температуры воды, поступающей в отопительный контур (нагревательный прибор), на одно и то же количество градусов в зимний и осенне-весенний периоды температура воздуха в помещении снизится в осенне-весенний период на меньшее число градусов. Для того, чтобы предлагаемое устройство обеспечивало программное снижение температуры воздуха в помещениях (благодаря подаче в радиаторы отопления помещения более холодной воды) на одну и ту же величину в течение всего отопительного

сезона, необходимо, чтобы подключаемое добавочное сопротивление само зависело от температуры, причем при более высокой температуре воды, подаваемой в отапливаемое помещение (при более низкой температуре наружного воздуха, т. е. в зимний

период), добавочное сопротивление должно быть меньщим и наоборот.

25

,, Этому условию отвечает термистор 8, обладающий отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, при установке его в подающий трубопровод 3 горячей воды, поступающей из сети (до исполнительного механизма 7). Температура воды в сети централизованного теплоснабжения регулируется на источнике (в ко- тельной) в соответствии с требованиями отопительного графика по наружной температуре воздуха (в пределах 150-70°С или 130-70°С и т. п.) и не зависит от состояния конкретного объекта - отапливаемого здания. Это позволяет исключить влияние нежелательных обратных связей на процессы регулирования устройства при установке термис- тора 8 на подающем сетевом трубопроводе 3.

В узком диапазоне изменения темпера40 тур, с которым приходится сталкиваться

40 тур, с которым приходится сталкиваться

45

в данном случае (изменение температуры в сети в течение всего отопительного сезона в пределах 50-80°С), температурный коэффициент изменения сопротивления тер- мистора 8 изменяется незначительно, что способствует устойчивости процесса регулирования. Относительно высокий температурный коэффициент термистора 8 позволит удовлетворить разнообразным климатическим условиям.

Составитель К. Харитонов

Техред И. ВересКорректор М. Максимишинец

Тираж 649Подписное