RU2527186C1

RU2527186C1 - Automatic control system of building heating

Info

Publication number: RU2527186C1
Application number: RU2013107651/08A
Authority: RU
Inventors: Андрей Геннадьевич Батухтин; Михаил Владимирович Кобылкин; Максим Станиславович Басс
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-08-27
Also published as: RU2013107651A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: system comprises a local controller, an additional controller, an immersion temperature sensor of the coolant and the temperature sensors of external and internal air, the control valves connected with the outer heat networks, a circulating pump, a jumper with the return valve, connecting the supply and return pipelines, as well as additional control valves connected to the outputs of the additional controller, and the additional temperature sensors external and internal air connected to the inputs of the additional controller, heat pump system comprising an evaporator mounted on the return pipeline of the heating system, the condenser mounted on the branch of the feeding pipeline to the premises in which people can be during working hours of the background heating, the compressor with electric drive, also the system is provided with a group of fans attached to the heating devices in the controlled premises.

EFFECT: maintaining acceptable indoor temperature, in which there are people in the working hours of background heating.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к системам управления отоплением.The invention relates to the field of power engineering, in particular to heating control systems.

Известна система управления отоплением (Пырков В.В. Особенности современных систем водяного отопления. - Киев.: II ДП "Таю справи", 2003, стр.63, рис.21), по которому система регулирования отопления снабжена балансировочными ручными или автоматическими клапанами, а также терморегуляторами RTD.A well-known heating control system (Pyrkov V.V. Features of modern water heating systems. - Kiev .: II DP "Tayu help", 2003, p. 63, Fig. 21), according to which the heating control system is equipped with balancing manual or automatic valves, as well as RTD thermostats.

Известна система автоматического регулирования отопления здания с учетом его фасадов (см. патент №2284563, МПК G05D 23/00, G05D 23/19, опуб. 27.09.2006 г.), содержащая контроллер, погружной датчик температуры теплоносителя и датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, расположенные соответственно на северном фасаде здания и в помещении этого фасада, подключенные к входам контроллера. При этом на трубопроводах установлены теплообменник, с одной стороны связанный с наружными тепловыми сетями через регулирующий клапан, с другой стороны связанный с ветвями системы отопления северного фасада здания через циркуляционный насос и погружной датчик температуры теплоносителя на подающей ветви за теплообменником.A known system for automatically controlling the heating of a building, taking into account its facades (see patent No. 2284563, IPC G05D 23/00, G05D 23/19, publ. 09/27/2006), containing a controller, an immersion temperature sensor for the coolant and temperature sensors for external and internal air located respectively on the northern facade of the building and in the room of this facade, connected to the inputs of the controller. At the same time, a heat exchanger is installed on the pipelines, on the one hand connected to external heating networks through a control valve, and on the other hand connected to the branches of the heating system of the northern facade of the building through a circulation pump and an immersion temperature sensor for the heat carrier on the supply branch behind the heat exchanger.

Недостатком известных систем является невозможность поддержания допустимой температуры в помещениях, где могут находиться люди, при переводе данных систем в режим дежурного отопления.A disadvantage of the known systems is the impossibility of maintaining the permissible temperature in the rooms where people can be, when these systems are switched to standby heating mode.

Технически близкой к заявленной системе регулирования является система автоматического регулирования здания с учетом его фасадов (см. патент №2247422, МПК G05D 23/19, опуб. 27.02.2005 г.), которая содержит локальный контроллер, погружной датчик температуры теплоносителя и датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, расположенные соответственно на одном из внешних фасадов здания и в помещении со стороны этого фасада, подключенные к входам локального контроллера, при этом на трубопроводах установлены регулирующие клапаны, связанные с наружными тепловыми сетями, циркуляционный насос и между ними перемычка с обратным клапаном, соединяющая подающий и обратный трубопроводы, причем исполнительный механизм регулирующего клапана и электропривод циркуляционного насоса подключены к выходам локального контроллера, также в системе автоматического регулирования имеются дополнительные регулирующие клапаны, датчики температуры наружного и внутреннего воздуха.Technically close to the claimed control system is a building automatic control system taking into account its facades (see patent No. 2247422, IPC G05D 23/19, published on 02.27.2005), which contains a local controller, an immersion temperature sensor for the coolant and outdoor temperature sensors and internal air, located respectively on one of the external facades of the building and in the room from the side of this facade, connected to the inputs of the local controller, while the control valves connected to the external heating networks, a circulation pump and between them a jumper with a check valve connecting the supply and return pipes, the actuating mechanism of the control valve and the electric drive of the circulation pump are connected to the outputs of the local controller, there are also additional control valves in the automatic control system, temperature sensors for outdoor and indoor air.

Недостатком данной системы регулирования также является невозможность поддержания допустимой температуры в помещениях, где могут находиться люди, при переводе данной системы в режим дежурного отопления.The disadvantage of this regulation system is the impossibility of maintaining the permissible temperature in rooms where people can be, when the system is switched to standby heating mode.

Техническим результатом заявляемой системы регулирования является поддержание допустимой температуры внутри помещений, в которых находятся люди, в часы работы дежурного отопления (контролируемые помещения).The technical result of the claimed regulatory system is to maintain an allowable temperature inside the rooms in which people are located during the hours of duty heating (controlled rooms).

Результат достигается тем, что система автоматического регулирования отопления здания, содержащая локальный контроллер, дополнительный контроллер, погружной датчик температуры теплоносителя и датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, расположенные соответственно на одном из внешних фасадов здания и в помещении со стороны этого фасада, подключенные к входам локального контроллера, при этом на трубопроводах установлены регулирующие клапаны, связанные с наружными тепловыми сетями, циркуляционный насос и между ними перемычка с обратным клапаном, соединяющая подающий и обратный трубопроводы, причем исполнительный механизм регулирующего клапана и электропривод циркуляционного насоса подключены к выходам локального контроллера, а также дополнительные регулирующие клапаны, подключенные к выходам дополнительного контроллера, и дополнительные датчики температуры наружного и внутреннего воздуха, подключенные к входам дополнительного контроллера, отличается тем, что система снабжена теплонасосной установкой, включающей испаритель, установленный на обратном трубопроводе системы отопления, конденсатор, установленный на ответвлении подающего трубопровода к контролируемому помещению, компрессор с электроприводом, подключенным к выходу дополнительного контроллера, также система снабжена группой вентиляторов, присоединенных к отопительным приборам в контролируемом помещении, исполнительные механизмы вентиляторов подключены к выходам дополнительного контроллера.The result is achieved by the fact that the automatic heating control system of the building, containing a local controller, an additional controller, an immersion coolant temperature sensor and outdoor and indoor air temperature sensors, located respectively on one of the building's exterior facades and indoors from this facade, is connected to the inputs of the local controller, while the pipelines are equipped with control valves associated with external heating networks, a circulation pump and a jumper between them and with a check valve connecting the supply and return pipelines, the actuator of the control valve and the electric pump of the circulation pump connected to the outputs of the local controller, as well as additional control valves connected to the outputs of the additional controller, and additional temperature sensors for external and internal air connected to the inputs additional controller, characterized in that the system is equipped with a heat pump installation, including an evaporator mounted on the return heating system pipeline, a condenser installed on the branch of the supply pipe to the controlled room, a compressor with an electric drive connected to the output of the additional controller, the system is also equipped with a group of fans connected to the heating devices in the controlled room, the fan actuators are connected to the outputs of the additional controller.

На чертеже изображена система автоматического регулирования отопления здания, где: 1 - подающий трубопровод, 2 - обратный трубопровод, 3 - регулятор давления с регулирующим устройством прямого действия, 4 - клапан, 5 - регулирующий клапан, 6 - исполнительный механизм регулирующего клапана, 7 - обратный клапан, 8 - погружной датчик температуры, теплоносителя, 9 - циркуляционный насос, 10 - электропривод циркуляционного насоса, 11 - локальный контроллер, 12 - датчик температуры наружного воздуха, 13 - датчик температуры внутреннего воздуха, 14 - ответвление подающего трубопровода к контролируемому помещению, 15 - отопительный прибор, 16 - дополнительный регулирующий клапан, 17 - исполнительный механизм дополнительного регулирующего клапана, 18 - дополнительные датчики температуры внутреннего воздуха, 19 - дополнительные датчики температуры наружного воздуха, 20 - дополнительный датчик температуры внутреннего воздуха контролируемого помещения, 21 - дополнительный контроллер, 22 - компрессор, 23 - электропривод компрессора, 24 - дроссельный клапан, 25 - испаритель, 26 - конденсатор, 27 - группа вентиляторов.The drawing shows a system for automatically controlling the heating of a building, where: 1 - a supply pipe, 2 - a return pipe, 3 - a pressure regulator with a direct-acting control device, 4 - a valve, 5 - a control valve, 6 - an actuator of a control valve, 7 - a return valve, 8 - immersion temperature sensor, coolant, 9 - circulation pump, 10 - electric drive of the circulation pump, 11 - local controller, 12 - outdoor temperature sensor, 13 - indoor air temperature sensor, 14 - branch supply pipe to the controlled room, 15 - heating device, 16 - additional control valve, 17 - actuator of the additional control valve, 18 - additional sensors of internal air temperature, 19 - additional sensors of external air temperature, 20 - additional sensor of internal air temperature of the controlled room 21 - additional controller, 22 - compressor, 23 - compressor electric drive, 24 - throttle valve, 25 - evaporator, 26 - condenser, 27 - fan group.

Система автоматического регулирования работает следующим образом.The automatic control system operates as follows.

В конце рабочего дня, на ночное время или выходные дни дополнительный контроллер 21 формирует ряд управляющих команд. Во-первых, дополнительный контроллер 21 формирует управляющую команду для перехода системы в режим дежурного отопления, команда передается на локальный контроллер 11. Локальный контроллер 11, согласно программе дежурного отопления, формирует управляющую команду, при которой исполнительный механизм 6 опускает шток регулирующего клапана 5, что приводит к уменьшению расхода теплоносителя из подающего трубопровода 1, подмешиваемого к теплоносителю, циркулирующему в системе отопления, тем самым уменьшается температура теплоносителя в системе отопления. Снижение температуры теплоносителя производится до значения, при котором внутри помещений здания формируется минимальная допустимая температура внутреннего воздуха. Контроль температуры воздуха внутри помещений производится при помощи дополнительных датчиков температуры внутреннего воздуха 18, подключенных к входам дополнительного контроллера 21. При отклонении значений температур от заданных дополнительный контроллер 21 производит балансировку расходов в системе отопления путем формирования управляющих команд на исполнительные механизмы 17 для изменения положения штоков дополнительных регулирующих клапанов 16. Во-вторых, дополнительный контроллер 21 формирует управляющую команду для сокращения пропускной способности дополнительных регулирующих клапанов 16, управляющая команда преобразуется в электрический сигнал и подается на исполнительный механизм 17, опускающий шток регулирующего клапана. Сокращение пропускной способности клапана 16 производится на величину 20-30% от номинального значения, данное мероприятие позволяет локально увеличить расход теплоносителя в систему отопления контролируемых помещений 15 для интенсификации теплообмена без увеличения общего расхода теплоносителя, а также оставляя достаточный диапазон для дальнейшего регулирования. В-третьих, дополнительный контроллер 21 формирует управляющую команду для включения электропривода 23, приводящего в действие компрессор 22. Компрессор 22 обеспечивает работу теплонасосной установки, позволяющей переносить тепло от испарителя 25, частично охлаждая теплоноситель в обратном трубопроводе 2, к конденсатору 26, нагревая тепдоноситель в ответвлении подающего трубопровода 14 к отопительным приборам 15 контролируемого помещения, компенсируя снижение температуры теплоносителя вследствие перехода на режим дежурного отопления. В-четвертых, дополнительный контроллер 21 формирует управляющую команду для включения группы вентиляторов 27, установленных на отопительных приборах 15 контролируемого помещения, для увеличения теплоотдачи от поверхностей отопительных приборов 15, что позволяет более полно использовать тепло, отдаваемое отопительными приборами. Перед началом рабочего дня система возвращается в исходное состояние.At the end of the working day, at night or on weekends, the additional controller 21 generates a series of control commands. Firstly, the additional controller 21 generates a control command for the system to enter the standby heating mode, the command is transmitted to the local controller 11. The local controller 11, according to the standby heating program, generates a control command in which the actuator 6 lowers the stem of the control valve 5, which leads to a decrease in the flow rate of the coolant from the supply pipe 1, mixed with the coolant circulating in the heating system, thereby reducing the temperature of the coolant in the systems heating. The coolant temperature is reduced to a value at which the minimum permissible internal temperature is formed inside the building. The temperature control of indoor air is carried out using additional internal temperature sensors 18 connected to the inputs of the additional controller 21. If the temperature values deviate from the set values, the additional controller 21 balances the costs in the heating system by generating control commands for actuators 17 to change the position of the additional rods control valves 16. Secondly, an additional controller 21 generates a control command to reduce bandwidth of additional control valves 16, the control command is converted into an electrical signal and is supplied to the actuator 17, lowering the control valve stem. The capacity of the valve 16 is reduced by 20-30% of the nominal value, this measure allows you to locally increase the flow rate of the coolant in the heating system of the controlled rooms 15 to intensify heat transfer without increasing the total flow rate of the coolant, and also leaving a sufficient range for further regulation. Thirdly, the additional controller 21 generates a control command to turn on the electric drive 23, which drives the compressor 22. The compressor 22 provides the heat pump installation, which allows heat to be transferred from the evaporator 25, partially cooling the coolant in the return pipe 2, to the condenser 26, heating the heat carrier in a branch of the supply pipe 14 to the heating devices 15 of the controlled room, compensating for the decrease in the temperature of the coolant due to the transition to the standby heating mode. Fourth, the additional controller 21 generates a control command to turn on the group of fans 27 installed on the heating devices 15 of the controlled room, to increase the heat transfer from the surfaces of the heating devices 15, which allows more fully use the heat given off by the heating devices. Before the start of the working day, the system returns to its original state.

Таким образом, перенос тепла при помощи теплового насоса и интенсификация теплообмена при помощи вентиляторов и перераспределения расхода теплоносителя позволяет поддерживать комфортные условия пребывания людей в контролируемых помещениях при работе дежурного отопления.Thus, heat transfer with the help of a heat pump and intensification of heat transfer with the help of fans and redistribution of the coolant flow allow you to maintain comfortable living conditions for people in controlled rooms during standby heating.

Claims

A building heating automatic control system comprising a local controller, an additional controller, an immersion coolant temperature sensor and outdoor and indoor air temperature sensors located respectively on one of the building’s external facades and indoors from this facade, connected to the inputs of the local controller, The pipelines are equipped with control valves connected to external heating networks, a circulation pump and a jumper with a check valve between them, connecting supplying and returning pipelines, the actuating mechanism of the control valve and the electric drive of the circulation pump connected to the outputs of the local controller, as well as additional control valves connected to the outputs of the additional controller, and additional temperature sensors for external and internal air connected to the inputs of the additional controller, characterized in that the system is equipped with a heat pump installation, including an evaporator mounted on the return pipe of the heating system a condenser installed on the branch of the supply pipe to the room where people are on duty during the hours of duty heating, the compressor with an electric drive connected to the output of the additional controller, the system is also equipped with a group of fans connected to heating devices in a controlled room, the actuators of the fans are connected to the outputs of the additional controller.