Способ управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления и устройство для его осуществления

Способ управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области контроля, регулирования и управления системами конвективного теплообмена и может использоваться в системе жилищно-коммунального хозяйства.

Известен способ бетонирования монолитных железобетонных перекрытий и устройство для его осуществления (патент РФ №2233405, F24D 3/14, F24D 5/10, E04B 5/48, 2002 г.), который включает размещение внутри отопительной панели труб, заполнение труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, и создание потока жидкости в трубах.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности контроля и управления процессом нагрева отопительной панели, что не позволяет обеспечить желаемую температуру «теплого пола» с необходимыми точностью и надежностью.

Наиболее близким к заявляемому является «Способ управления системой с большой теплоемкостью» (патент РФ №2376530, F24D 3/12, 2007 г.), принятый за прототип, заключающийся в размещении внутри отопительной панели труб, заполнении труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, создании потока жидкости в трубах, определении разности между желаемой температурой и фактической температурой отопительной панели и коррекции объема подаваемой в трубы жидкости для обеспечения желаемой температуры отопительной панели.

Недостатки указанного способа заключаются в недостаточной точности вследствие косвенного определения температуры отопительной панели и в невозможности локального управления температурой заданного участка отопительной панели.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении точности и надежности управления температурой отопительной панели, а также в расширении технических возможностей.

Технический результат достигается тем, что в способе управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления, включающем размещение внутри отопительной панели труб, заполнение труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, создание потока жидкости в трубах, определение разности между желаемой температурой и фактической температурой отопительной панели и коррекцию объема подаваемой в трубы жидкости для обеспечения желаемой температуры отопительной панели, устанавливают на отопительной панели реперные точки контроля температуры отопительной панели, устанавливают период регулирования объема подаваемой в трубы жидкости, подачу жидкости в трубы осуществляют в каждом периоде в форме импульса, длительностью, меньшей или равной периоду регулирования объема подаваемой в трубы жидкости, длительность импульса корректируют с учетом соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели, а фактическую температуру отопительной панели измеряют в реперных точках контроля температуры. На внешней поверхности отопительной панели выделяют участок локального управления температурой отопительной панели, для выделенного участка отопительной панели по топологической схеме размещения труб в отопительной панели определяют длины отрезков труб, размещенных на выделенном участке отопительной панели, для каждого отрезка трубы, начиная с наиболее удаленного от точки подачи жидкости в трубы, рассчитывают необходимую длительность импульса подаваемой в трубы жидкости и время доставки импульса подаваемой в трубы жидкости к заданному отрезку трубы от точки подачи жидкости в трубы, а период регулирования объема подаваемой в трубы жидкости определяют как разность времен доставки импульсов подаваемой в трубы жидкости к смежным отрезкам трубы, при этом доставку импульсов подаваемой в трубы жидкости к отрезкам трубы осуществляют циркуляцией жидкости в трубах, а время циркуляции в каждом периоде регулирования объема подаваемой в трубы жидкости определяют как разность между периодом регулирования объема подаваемой в трубы жидкости и длительностью импульса подаваемой в трубы жидкости.

Устройство для управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления содержит отопительную панель с встроенным в нее трубопроводом, подающую магистраль, подсоединенную через ключ к входу трубопровода, обратную магистраль, связанную с выходом трубопровода, циркуляционный насос, обратный клапан, блок управления, шину последовательного интерфейса и датчики температуры, размещенные в реперных точках отопительной панели. Выход трубопровода через последовательно соединенные обратный клапан и циркуляционный насос подключены к входу трубопровода. Датчики температуры по шине последовательного интерфейса подсоединены к входу блока управления. Первый выход блока управления соединен с вторым входом ключа, а второй выход блока управления связан с вторым входом циркуляционного насоса.

На фиг.1 приведена блок-схема для управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления.

Устройство содержит отопительную панель 1 с встроенным в нее трубопроводом 2, подающую магистраль 3, подсоединенную через ключ 4 к входу трубопровода 2, обратную магистраль 5, связанную с выходом трубопровода 2, циркуляционный насос 6, обратный клапан 7, блок управления 8, шину последовательного интерфейса 9 и датчики температуры 10 - 15, размещенные в реперных точках отопительной панели 1. Выход трубопровода 2 через последовательно соединенные обратный клапан 7 и циркуляционный насос 6 подключен к входу трубопровода 2. Датчики температуры 10-15 по шине последовательного интерфейса 9 подсоединены к входу блока управления 8. Первый выход блока управления 8 соединен с вторым входом ключа 4, а второй выход блока управления 8 связан с вторым входом циркуляционного насоса 6.

Реализующее способ устройство работает следующим образом.

Предварительно в блоке управления 8 задается период регулирования T объема подаваемой в трубы жидкости и длительность импульса t_и подачи жидкости в трубопровод 2. Блок управления 8 замыкает на время, равное длительности импульса t_и, ключ 4 и жидкость с температурой Θ_ж из подающей магистрали 3 поступает в трубопровод 2, обеспечивая изменение температуры Θ_п отопительной панели 1, и возвращается в обратную магистраль 5. По истечении времени, равного длительности импульса t_и, ключ 4 размыкается, и подача жидкости в трубопровод 2 прекращается, а по завершении периода регулирования Т объема подаваемой в трубы жидкости процесс подачи жидкости из подающей магистрали 3 в трубопровод 2 возобновляется. Обратный клапан 7 исключает связь прямой магистрали 3 с обратной магистралью 5.

Датчики температуры 10-15, размещенные в реперных точках отопительной панели 1, измеряют фактическую температуру отопительной панели 1 Θ_п и по шине последовательного интерфейса 9 передают информацию в блок управления 8. Блок управления 8 с учетом соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели 1 Θ_п осуществляет коррекцию длительности импульса t_и подачи жидкости в трубопровод 2 с целью обеспечения желаемой температуры отопительной панели 1 Θ_п.

Если обеспечивается нагрев отопительной панели 1 (Θ_ж>Θ_п), то с увеличением длительности импульса t_и подачи жидкости в трубопровод 2 увеличивается и фактическая температура отопительной панели 1 Θ_п.При охлаждении (кондиционировании) отопительной панели 1 (Θ_ж<Θ_п) с увеличением длительности импульса t_и подачи жидкости в трубопровод 2 фактическая температура отопительной панели 1 Θ_п уменьшается.

При необходимости локального регулирования температуры отопительной панели 1 Θ_п на участке 16 отопительной панели 1 предварительно по топологической схеме размещения труб в отопительной панели 1 определяются длины n отрезков труб l_i (i=1÷n), размещенных на выделенном участке 16 отопительной панели 1 и длины трубы L_i от входа трубопровода 2 до конца i-го отрезка трубы.

На фиг.2 представлена линейная схема трубопровода 2 отопительной панели 1.

Измерение температуры отопительной панели 1 Θ_п на участке 16 отопительной панели 1 осуществляется датчиком температуры 11 в соответствующей реперной точке.

Время доставки Т_дi импульса подаваемой в трубы жидкости к i-му отрезку трубы от входа в трубопровод 2 с линейной скоростью жидкости v в трубопроводе 2 определяется соотношением

Т д i = L i / v .                                                                                             ( 1 )

Длительность i-го импульса t_иi подачи жидкости в трубопровод 2:

t и i = l i / v .                                                                                                                 ( 2 )

Период регулирования:

T i = T д i − Т д ( i + 1 ) .                                                                                             ( 3 )

Время циркулирования для i-го импульса t_цi:

t ц i = T i − t и i .                                                                                                                       ( 4 )

На участке 16 отопительной панели 1 три отрезка труб трубопровода 2.

Вначале блок управления 8 замыкает ключ 4 на время t_и1 и в трубопровода 2 подается первый импульс жидкости, после чего ключ 4 размыкается и блок управления 8 включает циркуляционный насос 6 на время t_ц1, который продвигает первый импульс жидкости в трубопровод. Затем блок управления 8 замыкает ключ 4 на время t_и2 и в трубопровод 2 подается второй импульс жидкости, после чего ключ 4 размыкается и блок управления 8 включает циркуляционный насос 6 на время t_ц2, обеспечивая продвижение первого и второго импульсов жидкости в трубопровод 2. Наконец, блок управления 8 замыкает ключ 4 на время t_и3 и в трубопровод 2 подается второй импульс жидкости, после чего ключ 4 размыкается и блок управления 8 включает циркуляционный насос 6 на время t_ц3, в результате чего все три импульса жидкости перемещаются по трубопроводу 2 и оказываются в заданных отрезках трубы на участке 16 отопительной панели 1. После этого блок управления 8 отключает циркуляционный насос 6 и контролирует процесс изменения фактической температуры отопительной панели 1 Θ_п на участке 16 отопительной панели 1.

Коррекция фактической температуры отопительной панели 1 Θ_п на участке 16 отопительной панели 1 осуществляется формированием импульсов жидкости либо дополнительной циркуляцией жидкости в зависимости от соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели 1 Θ_п на участке 16 отопительной панели 1.

Таким образом, реализация предложенных способа и устройства позволяет обеспечить высокую точность и надежность управления температурой отопительной панели, а также расширяет технические возможности локального регулирования температуры отдельных участков отопительной панели.

1. Способ управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления, включающий размещение внутри отопительной панели труб, заполнение труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, создание потока жидкости в трубах, определение разности между желаемой температурой и фактической температурой отопительной панели и коррекцию объема подаваемой в трубы жидкости для обеспечения желаемой температуры отопительной панели, отличающийся тем, что устанавливают на отопительной панели реперные точки контроля температуры отопительной панели, устанавливают период регулирования объема подаваемой в трубы жидкости, подачу жидкости в трубы осуществляют в каждом периоде в форме импульса, длительностью, меньшей или равной периоду регулирования объема подаваемой в трубы жидкости, длительность импульса корректируют с учетом соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели, а фактическую температуру отопительной панели измеряют в реперных точках контроля температуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на внешней поверхности отопительной панели выделяют участок локального управления температурой отопительной панели, для выделенного участка отопительной панели по топологической схеме размещения труб в отопительной панели определяют длины отрезков труб, размещенных на выделенном участке отопительной панели, для каждого отрезка трубы, начиная с наиболее удаленного от точки подачи жидкости в трубы, рассчитывают необходимую длительность импульса подаваемой в трубы жидкости и время доставки импульса подаваемой в трубы жидкости к заданному отрезку трубы от точки подачи жидкости в трубы, а период регулирования объема подаваемой в трубы жидкости определяют как разность времен доставки импульсов подаваемой в трубы жидкости к смежным отрезкам трубы, при этом доставку импульсов подаваемой в трубы жидкости к отрезкам трубы осуществляют циркуляцией жидкости в трубах, а время циркуляции в каждом периоде регулирования объема подаваемой в трубы жидкости определяют как разность между периодом регулирования объема подаваемой в трубы жидкости и длительностью импульса подаваемой в трубы жидкости.

3. Устройство для управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления, отличающееся тем, что, содержит отопительную панель с встроенным в нее трубопроводом, подающую магистраль, подсоединенную через ключ к входу трубопровода, обратную магистраль, связанную с выходом трубопровода, циркуляционный насос, обратный клапан, блок управления, шину последовательного интерфейса и датчики температуры, размещенные в реперных точках отопительной панели, при этом выход трубопровода через последовательно соединенные обратный клапан и циркуляционный насос подключен к входу трубопровода, датчики температуры по шине последовательного интерфейса подсоединены к входу блока управления, причем первый выход блока управления соединен с вторым входом ключа, а второй выход блока управления связан с вторым входом циркуляционного насоса.