Устройство для отопления и регулированияТЕМпЕРАТуРы Советский патент 1981 года по МПК F24D3/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к устройствам для отопления и регулирования температуры в системах централизованного теплоснабжения крупногабаритных объектов с большой площадью остеклений, например, промышленных цехов, теплиц, павильонов.

Известно устройство для отопления и регулирования температуры, содержашее .трехходовой клапан, установленный на подаюш,ем трубопроводе и соединенный с трубопроводом повторной циркуляции, обратный трубопровод, перепускной и байпасный трубопроводы с установленными на них запорными органами, соединенными с датчиками перепадов давлений на смесительном клапане, дроссельную шайбу, циркуляционный насос, установленный на трубопроводе повторной циркуляции, датчики температуры воздуха в отапливаемом помещении и теплоносителя 1 .

Недостатком известного устройства является то, что при быстрых изменениях тепловых потерь наблюдаются большие отклонения регулируемой температуры объекта, что приводит к неустойчивой работе системы регулирования.

Цель изобретения - повыщение точности регулирования температуры.

Указанная цель достигается тем, что устройство для отопления и регулирования . температуры преимущественно в теплицах, содержащее трехходовой смесительный клапан, установленный на подающем трубопроводе и соединенный с трубопроводом повторной циркуляции, обратный трубопровод, перепускной и байпасный трубопроводы с установленными на них запорными органами, соединенными с датчиками перепадов давлений на смесительном клапане, дроссельную щайбу, циркуляционный насос, установленный на трубопроводе повторной циркуляции, датчики температуры воздуха в теплице и теплоносителя, дополнительно снабжено эталонным теплообменником, подключенным параллельно теплице, трехходовым перепускным клапаном, установленным на перепускном трубопроводе, обратным клапаном, установленным на обратном трубопроводе между циркуляционным насосом и перепускным трубопроводом, дифференциальным регуляторами температуры и перепадом давлений, причем входы дифференциального регулятора температуры подключены к датчикам температуры, установленным на отапливаемом объекте и эталонном теплообменнике, а выходы дифференциальных регуляторов подключены к управляющему элементу трехходового перепускного клапана, соединенного байпасным трубопроводом с трубопроводом повторной циркуляции после циркуляционного насоса.

Кроме того, параллельно эталонному теплообменнику установлен стабилизатор расхода.

На подающем трубопроводе установлен регулятор давления «после себя.

На чертеже изображена схема устройства.,

Устройство содержит подающий трубопровод 1 и обратный трубопровод 2, подключенный к центральной системе водяного отопления, трехходовой смесительный клапан 3, установленный на подающем трубопроводе 1 и соединенный с обратным трубопроводом 2 через трубопровод 4 повторной циркуляции с установленным на нем циркуляционным насосом 5 постоянной производительности. Подающий трубопровод 1 и обратный трубопровод 2 до трехходового смесительного клапана 3 соединены перепускным трубопроводом 6, на котором установлен трехходовой перепускной клапан 7, соединенный с трубопроводом 4 повторной циркуляции, байпасным трубопроводом 8. Датчик 9 температуры отапливаемого объекта 10 и датчик 11 температуры прямого теплоносителя подключены к основному регулятору 12 температуры, выход которого подключен к управляющему элементу 13 трехходового смесительного клапана 3. Параллельно отапливаемому объекту 10 установлен эталонный теплообменник 14. Дополнительный датчик 15 температуры отапливаемого объекта 10 и датчик 16 температуры эталонного теплообменника 14 подключены ко входам дифференциального регулятора 17 температуры, выход которого подключен к управляюидему элементу 18 трехходового перепускного клапана 7. Параллельно трехходовому смесительному клапану 3 установлены датчики 19 и 20 перепадов давлений, подключенные ко входам дифференциального регулятора 21 перепадов давлений, выход которого подключен к управляющему элементу 18 перепускного клапана 7. Система содержит обратный клапан 22. Для исключения в.ияния перепада давлений на отапливаемом объекте 10 на выходную величину эталоного теплообменника 14, параллельно ему -становлен стабилизатор расхода 23.

Для расширения диапазона регулирования тепловой производительности за счет изменения смесительной характеристики клапана 3 на прямом трубопроводе 1 установлен регулятор давления «после себя, а на обратном трубопроводе установлен обратный клапан 22, отделяющий вход циркуляционного насоса 5 от перепускного трубопровода 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При уменьщении температуры на отапливаемом объекте 10, которая измеряется датчиком 9 температуры, регулятор 12 формирует сигнал положительной полярности, который поступает на управляющий элемент 13 трехходового смесительного клапана 3. При этом на клапане уменьшается расход теплоносителя через трубопровод 4 повторной циркуляции и увеличивается расход теплоносителя по прямому трубопроводу 1, что приводит к увеличению температуры теплоносителя, поступающего на отапливаемый объект 10, и увеличению температуры на нем.

Уменьщение расхода теплоносителя через вход трехходового смесительного клапана 3, соединенного с трубопроводом 4 повторной циркуляции, приводи, к увеличению перепада давления на нем, а увеличение расхода теплоносителя на входе трехходового смесительного клапана 3, соединенного с прямым трубопроводом 1, приводит к уменьщению перепада давления на ем. Эти перепады измеряются датчиками 1 20 перепадов, сигналы которых поступают :ia дифференциальный регулятор 21, КОТО: :.й вырабатыва

ет сигнал обратной полярп.остц, поступающий на управляющий элемент 18 пропускного клапана 7, посредством которого уменьщается перепуск теплоносителя через перепускной трубопровод 6 и увеличивается

перепуск теплоносителя через байпасный трубопровод 8 до тех пор, пока перепады давлений на трехходовом клапане 3 не уравняются.

При увеличении температуры на отапливаемом объекте 10 выще заданной регулятор 12 вырабатывает сигнал отрицательной полярности, на трехходовом клапане 3 уменьщается расход теплоносителя на входе, соединенном с прямым трубопроводом 1 и увеличивается на входе, соединенном с трубопроводом 4 повторной циркуляции.

При этом уменьшается температура теплоносителя, поступающего на отапливаемый объект 10, и температура уменьшается на нем до тех пор, пока не станет равной заданной.

Увеличение расхода на входе клапана, соединенного с трубопроводом повторной циркуляции 4, приводит к уменьшению перепада давлений на нем, а уменьшение расхода на входе, соединенного с прямым трубопроводом 1 приводит к увеличению перепада

давлений на нем. В этом случае перепускной клапан увеличивает расход теплоносителя через перепускной трубопровод 6 и уменьшает расход теплоносителя через байпасный трубопровод 8 до тех пор, пока перепады давлений на трехходовом смесительном клапане 3 не уравняются.

При медленном изменении тепловых потерь процесс воспроизводимый эталонным теплообменником 14 и переходный процесс

на отапливаемом объекте совпадают, и поэтому сигнал на выходе дифференциального регулятора 17 равен нулю.

При быстрых изменениях тепловых потерь (например, за счет изменения скорости ветра, солнечной радиации) процесс, воепроизводимый эталонным теплообменником, и переходный процесс на отапливаемом объекте не совпадают во времени, и на выходе дифференциального регулятора 17 появляется сигнал рассогласования. В случае, если переходный процесс на отапливаемом объекте 10 отстает во времени от процесса на эталонном теплообменнике 14, что говорит об ограниченной теплопроизводительности, то на выходе дифференциального регулятора формируется сигнал положительной полярности, который поступает на управляющий элемент 18 перепускного трехходового клапана 7. За счет сигнала положительной полярности уменьшается перепуск теплоносителя через трубопровод 6 и увеличивается через байпасный трубопровод 8. тем самым увеличивая перепад давлений на входе клапана 3,соединенном с прямым трубопроводом i и уменьшая его на другом входе до тех пор, пока за счет дополнительного увеличения температуры теплоносителя и его общего расхода переходный процесс на отапливаемом объекте 10 не станет совпадать .с процессом на эталонном теплообменнике 14.

Сигнал дифференциального регулятора 17 всегда приводит к смещению равновесия перепадов давлений на трехходовом смесительном клапане 3, что в свою очередь изменяет как его смесительную характеристику, так и общий расход теплоносителя. Это обеспечивается тем, что вход циркуляционного насоса 5 изолирован от перепускного трубопровода 6 обратным клапаном 22, и поэтому всякое уменьшение перепада давлений на входе клапана 3, соединенном с трубопроводом повторной циркуляции 4, приводит к дополнительному увеличению перепада давлений на другом входе и дополнительному увеличению общего расхода через отапливаемый объект 10. В предельном случае (при крайне быстрых изменениях тепловых потерь), за счет 100°/о-го перепуска теплоносителя повторной циркуляции через байпасный трубопровод 8, циркуляционный насос 5 подключается последовательно отапливаемому объекту 10 и через него циркулирует двойной расход только прямого теплоносителя, чем достигается максимальная тепловая производительность.

Для случая если переходный процесс на тепловом объекте опережает эталонный процесс, что говорит о завыщенной теплопроизводительности, регулятор 17 формирует сигнал отрицательной полярности, за счет которого увеличивается перепуск теплоносителя через трубопровод 6 и уменьшается через байпасный трубопровод 8. Это приводит к уменьшению тепловой производительности перепада давлений на входе клапана, соединенного с трубопроводом 4, над перепадом давлений на другом входе.

В предельном случае (при крайне быстром уменьшении тепловых потерь), за счет 100%-го перепуска теплоносителя из прямого трубопровода 1, циркуляционный насос 5 подключается параллельно отапливаемому объекту 10, что соответствует минимальной тепловой производительности.

Стабилизатор 24 давления на входе устройства работает только в режимах близких к предельным случаям, т. е. когда расход прямого теплоносителя на объекте 10 равен максимальному или нулю.

В обоих случаях, за счет изменения проходного сечения стабилизатора 24 поддерживается необходимое рабочее давление в системе отопления объекта 10.

Стабилизатор 23 расхода теплоносителя на эталонном теплообменнике 14 работает во всех случаях, когда перепады давлений на входах клапана 3 Не равны друг другу и имеют место изменения перепада давлений на объекте 10.

Таким образом, предлагае.мое устройство дает возможность перестраивать гидравлический режим на отапливаемом объекте в зависимости от времени года и погодных условий и позволяет оптимизировать переходные процессы на нем, повысить точность регулирования температуры и, как следствие, обеспечить экономию тепловой энергии, идущей на отопление объекта.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2445304/29-33, кл. F 24 D 3/02, 13.06.77