Устройство для автоматического управления подачей тепла Советский патент 1980 года по МПК G01B7/00 G01D5/20 

1

Изобретение относится к технике отопления и предназначено для автоматического управления системой централизованного теплоснабжения.

Известна система автоматического регулирования теплопроизводительности газовых отопительных котельных, учитывающая изменения температуры наружного воздуха, теплоемкость огргикдений и ветер l.

Зто устройство измеряет температуру наружного воздуха, температуру наружной стены здания, солнечную радиацию и скорость ветра, преобразует их в электрические сигналы, суммирует и полученный сигнал используют для управления подачей тепла в здания.

Однако это устройство недостаточно эффективно, в особенности в современных зданиях, так как измеренные сигналы суммируются без учета физической зависимости между теплопотерями здания и климатическими параметрами, настройка, относительных величин сигналов по каналам производится эмпирически.

Наиболее близко к предлагаемому .изобретению устройство для автоматического управления подачей тепла, содержащее датчик температуры наружной стены, температуры наружного воздуха , температуЕ з внутреннего воздуха, скорости ветра, суммирующий усилитель, блок умножения, масштабный усилитель, сумматор, переключатель, .индикатор и масштабные резисторы, причем датчик температуры наружной

10 стены подключен к первому входу сумматора, датчик температуры внутреннего воздуха через первый масштабный резистор соединен с входом суммирующего усилителя, со вторым и третьим

15 масштабными резисторами, выход суммирующего усилителя подключен к второму масштабному резистору и к одному входу блока умножения, выход которого соединен со вторым входом сумматора, четвертый масштабный резистор подключен к переключателю и через пятый масштабный резистор - к входу масштабного усилителя, выход которого соединен с переключателем, с другим входом блока умножения и через последовательно соединенные шестой и седьмой масштабные резисторы - с входом масштабного усилителя, а индикатор через восьмой масштабный

30 резистор подключен к переключателю 2. Недостатком этого устройства является низкое качество регулирования в случае большой протяженности тепломагистралей из-за отсутствия учета прогнозируемых значений температуры наружного воздуха и скорости ветра, а также отсутствие учета рас четной скорости ветра. Цель изобретения - повышение зффективности расхода тепла и точнос ти управления. Это достигается тем, что в устройство для автоматического управления подачей тепла, содержащее датчики температуры наружной стены, температуры наружного воздуха, температуры внутреннего воздуха, скорости ветра, суммирующий усилитель, блок умножения, масштабный усилитель, сум матор, переключатель, индикатор и масштабные резисторы, причем датчик температуры наружной стены подключен к первому входу сумматора, датчик температуры внутреннего воздуха через первый масштабный резистор соеди нен с входом суммирующего усилителя, со вторым и третьим масштабными резисторами, выход суммирующего усилителя подключен к второму масштабному ре и стору и к одному входу блока умножения, выход которого соединен с вторым входом сумматора, четвертый масштабный резистор подключен к пере ключателю и через пятый масштабный резистор - к входу масштабного усили теля , выход которого соединен с пере ключателем, с другим входом блока умножения и через последовательно соединенные шестой и седьмой масиггаб ные резисторы - с входом масштабного усилителя, а индикатор через восьмой масштабный резистор подключен к переключателю, введены имитаторы прогнозируемой температуры наружного воздуха и скорости ветра, двухпозиционный переключатель и датчик расчетной скорости ветра, причем датчик расчетной скорости ветра подключен к входу масштабного усилителя, имитаторы прогнозируемой скорости ветра и температуры наружного воздуха соединены с двухпозиционным переключателем, к которому подключены соответственно третий вход сумматора , датчик скорости ветра и четвертый масштабный резистор. . На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для автоматического управления подачей тепла содержит да чики 1-4 соответственно температуры наружной стены , те «1ературы наружного и внутреннего воздуха, скорости ветра,, суммирующий усилитель 5, блок 6 умножения, масштабный усилитель 7, сумматор 3, переключатель 9, индикатор 10, датчик 11 расчетной скорости ветра, имитатор 12 прогнозируемой температуры наружного воздуха, имитатор 13 прогнозируемой скорости ветра, духпозиционный переключатель 14, а также масштабные резисторы 15,16 н 1 суммирующего усилителя 5, масштабные резисторы 18-21 масштабного усилителя 7, масштабный резистор 22 индикатора 10. Датчик 11 расчетной скорости ветра подключен своим выходом к входу масштабного усилителя 7, выход имитатора 12 прогнозируемой температуры наружного воздуха через двухпозиционный переключатель 14 подключен к входу суммирующего усилителя 5 и к второму входу сумматора 8, а выход имитатора 13 прогнозируемой скорости ветра через двухпозиционный переключатель 14 подключен к входу масштабного усилителя 7. Причем в одном положении двухпозиционного переключателя 14 к входу суммирующего усилителя 5 и к второму входу сумматора 8 подключен выход датчика 2 температура наружного воздуха, а к входу масштабного усилителя 7 подключен выход датчика 4 скорости ветра, а во втором положении двухпозиционного переключателя 14 к входу суммирующего усилителя 5 и к второму входу сумматора 8 подключен выход имитатора 12 прогнозируемой температуры наружного воздуха , а к входу масштабного усилителя 7 подключен выход имитатора 13 прогнозируемой скорости ветра. Устройство моделирует физический процесс теплоотдачи здания под дейстШ1ем наружных метеорологических параметрюв по следую1чему закону )()(.и-Ч), приведенная температура; - температура наружного воздуха;t(in - температура в модели наружной стены здания, t - температура воздуха в помещении , W - скорость ветра; v/ - расчетная скорость ветра, f - коэффициент, характеризующий отно1иение тепловых потерь через теплоемкие ограждения к общим потерям тепла для данного здания; коэффициент, характеризую45Ий величину быстрых тепла вых потерь из-за влияния ветра на тепловой режим помещения. Сигналы от датчиков 1 и 2 поступают на два входа сумматора 8, коэффициенты усиления которых подбираются пропорциональными соответственно величииам H-hO-H-). Одновремеино сигнашы с датчиков 2 и 3 поступают на вход усилителя 5, на выходе которого формируется напря жение, пропорциональное разности (tg-t) с помощью масштабных резис торов 15,16 и 17. Это напряжение подается на один и входов блока 6 умножения. На второй вход этого устройства подается сигнал с датчика 4 и с датчика 11 через масштабный усилитель 7, причем масштабный коэффициент этого усилителя устанавливается пропорциональным величине dp с помощью масштабных реэисторов 18-21. Таким образом, на выходе блока 6 умножения формируется сигнал, пропор циональный величине )(в-Ч). Переключатель 9 и индикатор 10 позволяют производить контроль нуля усилителя 7 и осуществлять его подстрюйку. Аналогичным образом построе ны схемы контроля нулей усилителя 5 и сумматора 8 по каждому из входов. В период контроля нуля вход проверяемого усилителя переключателем 9 соединяется с корпусом и одновременно к выходу проверяемого усилителя подключается индикатор 10, последова тельно с которым включен масштабный резистор 22. Так происходит работа устройства при положении двухпозиционного переключателя 14, соответствующего изображенному и соответствующему режиму Работа. При втором положении переключателя 14 в режиме Прогноз к усилителю 5 и сумматору В подключает ся выход имитатора 12 прогнозируемой температуры наружного воздуха, а к входу усилителя 7 подключается выход имитатора 13 прогнозируемой скорости ветра. При этом устройство моделирует фи зический процесс теплоотдачи здания при прогнозируемых значениях наружной температуры и скорости ветра . Чрпрогн кпрогиО-) м рКрогн .npor«-4) г где t j - прогнозируемая приведенная температура; t. - прогнозируемая темпеН.ПрОГп ратура наружного воз- прогнозируемая скорос ветра. Датчик 11 и имитаторы 12 и 13 явл ются электрическими моделями соответствующих параметров и конструктивно офор лпяются в виде пульта диспетчера, управляющего режимом отопления. На пульте есть два режима работы: Работа и Прогноз. В режиме Работа устройство определяет текущее значение приведенной температуры в режиме Прогноз - прогнозируемое значение приведенной температуры, которое используется диспетчером для оптимального управления подачей тепла. Вследствие большой протяженности тепломагистралей за время прохождения теплоносителя от источника тепла до потребителей меняются метеорологические условия. Теплопотери здания в этот момент уже не соответствуют теплопоступлениям. Учет прогнозируемого значения приведенной температуры наружного воздуха на период регулирования позволили создать соответствие между теплопотерями и теплопоступлениями, улучшить использование топлива, улучшить урловия прюживания трудящихся. Совершенствование способа регулирювания режима отпуска тепла и стремление к экономии топлива определяет необходимость учета не только фактической, но и расчетной скорости ветра. Расчетная скррость ветра равна средней скорости ветра, за три самых холодных месяца, при расчете теплопотерь здания коэффициенты теплоотдачи варужньЕС ограждений выбираются по Строительным Нормам и Правилам в зависимости от расчетной скорости ветра. Из анализа климатических данных следует, что повторяемость скоростей ветра, меныпе расчетной, на значительной территории СССР во время отопительного сезона составляет от 40 до 65%. Поэтому учет расчетной скорости ветра дает возможность получить экономим топлива в период скоростей, меньше расчетных.. Формула изобретения Устройство для автоматического управления подачей тепла, содержащее датчики температуры наружной стены, температуры наружного воздуха, температуры внутреннего воздуха, скорости ветра, суммирующий усилитель, блок умножения, масштабный усилитель, сумматор, переключатель, индикатор и масштабные Е езисторы, причем датчик температуры наружной стены подключен к первому входу сумматора, датчик температуры внутреннего воздуха через первый масштабный резистор соединен с входом суммирующего усилителя, со вторым и третьим масштабныг/ш резисторами, выход суммирующего усилителя подключен к второму масштабному резистору и к одному входу блока умножения, выход которого соединен со вторым входом сумматора, четвертый масштабный резистор подключен к переключателю и через пятый масштабный резистор - к входу масштабного усилителя, выход которого соединен с переключателем, с другим входом блока умножения и через последовательно соединенные шестой и седьмой.