УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЧЕТА, РЕГУЛИРОВАНИЯ И ДИСПЕТЧИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И ВОДЫ

Полезная модель относится к области жилищно-коммунального приборостроения и может использоваться в многофункциональных приборах учета и регулирования тепловой энергии и воды.
В жилищно-коммунальном хозяйстве используются различные приборы, позволяющие в той или иной мере учитывать и регулировать энергопотребление, в том числе расход тепловой энергии и теплоносителя и других параметров водяных систем теплоснабжения и водоснабжения.
Известно, например, устройство для учета и регулирования потребления энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве с элементами диспетчирования, содержащее локальные концентраторы с блоками электронных преобразователей, выполненные с возможностью подключения к ним устанавливаемых в квартирах жилых домов датчиков температуры и расхода воды, оно содержит также общедомовые концентраторы с запоминающими блоками, при этом к устройству может быть подключена электронная вычислительная машина центральной диспетчерской, имеющей возможность соединения через модемы и каналы связи со счетчиками и домовыми концентраторами (RU 2296305 C1, 2007). Это устройство, однако, не обеспечивает эффективное регулирование режимов расходов потребления теплоносителя во всем здании и поддержание комфортных температурных условий у потребителей.
Известны и другие аналогичные устройства (например, RU 83829 U1, 2009; RU 2141626 C1, 1999; WO 03100996 A2, 2003). Однако все они не обладают высокой эксплуатационной эффективностью, которая предполагает сочетание экономии энергопотребления и обеспечение комфортности потребителей и удобство в эксплуатации.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является устройство для учета, регулирования и диспетчирования тепловой энергии и воды, выполненное в виде прибора, имеющего выводы для связи с температурными датчиками, расходомерами жидкости, диспетчерскими системами и дисплеем и содержащего микропроцессорный системный блок, включающий блок памяти, блок питания и блок интерфейса связи (RU 52504 U1, 2006). Это устройство обеспечивает сбор и контроль данных с индивидуальных приборов учета энергоресурсов, позволяя собирать, отображать и контролировать информацию о потреблении энергоресурсов с каждой квартиры дома при использовании для оптимизации индивидуального потребления энергоресурсов термостатических вентилей в квартирах с использованием диспетчерского пункта.
Однако такой контроль неэкономичен. Устройство сложно в эксплуатации, а его возможности для создания комфортности для потребителей ограничены из-за невозможности общедомового автоматического регулирования потребляемой тепловой энергии и воды. Поэтому такое устройство недостаточно эффективно в эксплуатации.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании устройства для учета, регулирования и диспетчирования тепловой энергии и воды, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении эксплуатационной эффективности устройства учета, регулирования и диспетчирования тепловой энергии и воды, в том числе за счет повышения экономии энергоресурсов во всем здании при одновременном обеспечении комфортности потребителей.
Это достигается тем, что в устройстве для учета, регулирования и диспетчирования тепловой энергии и воды, выполненным в виде прибора, имеющего выводы для связи с температурными датчиками, расходомерами жидкости, диспетчерскими системами и дисплеем и содержащего микропроцессорный системный блок, включающий блок памяти, блок питания и блок интерфейса связи, микропроцессорный системный блок выполнен с обеспечением возможности общедомового учета и регулирования энергоресурсов и содержит связанные с блоком интерфейса связи блок теплосчетчика и блок регулятора, к входам которых подключен вычислительный блок, при этом прибор дополнительно содержит соединенные с микропроцессорным системным блоком измерительный модуль, имеющий выводы для подключения температурных датчиков, расходомеров жидкости и датчиков избыточного давления, и релейный модуль, имеющий выводы для подключения насосов и седельно-регулирующих клапанов. Прибор может дополнительно содержать соединенный с микропроцессорным системным блоком модуль дополнительных датчиков, имеющий выводы для подключения датчиков нормально замкнутых/разомкнутых контактов.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков. Все существенные признаки полезной модели находятся в функциональной взаимосвязи и в конструктивном единстве.
На чертеже показана структурная блок-схема устройства. Оно выполнено в виде прибора, содержащего микропроцессорный системный блок 1, имеющий возможность связи через соответствующие выводы с температурными датчиками 2, расходомерами 3 жидкости (воды) и датчиками 4 избыточного давления. Температурные датчики выполнены, например, на основе термосопротивлений, их количество составляет преимущественно до двенадцати. Расходомеры 3 жидкости (водосчетчики) выполнены, например, с частотными выходными сигналами 200-10000 Гц, их количество составляет преимущественно до шести. Датчики 4 избыточного давления выполнены, например, с аналоговыми выходными сигналами величиной 4-20 мА, их количество составляет преимущественно до шести. Микропроцессорный системный блок 1 выполнен с обеспечением возможности общедомового учета и регулирования энергоресурсов. Он включает блок 5 памяти, бок 6 питания и блок 7 интерфейса связи. Прибор имеет выводы для связи с диспетчерскими системами 8, включающими промышленный компьютер (на чертеже не показан), и дисплеем 9. Микропроцессорный системный блок 1 содержит также связанные с блоком 7 интерфейса связи блок 10 теплосчетчика, блок 11 регулятора и вычислительный блок 12, подключенный к входам блоков 10 и 11. Дисплей 9 выполнен преимущественно сенсорным. Связь с диспетчерскими системами 8 может осуществляться, например, посредством GPRS, интерфейсов RS232, RS485, USB, Enthernet. С микропроцессорным системным блоком 1 соединен релейный модуль 15, имеющий выводы для подключения насосов 16 в количестве преимущественно до четырех и седельно-регулирующих клапанов 17 в количестве преимущественно до двух. С микропроцессорным системным блоком 1 соединен также измерительный модуль 18, имеющий выводы для подключения температурных датчиков 2 тепла, расходомеров 3 жидкости и датчиков 4 избыточного давления. Прибор может содержать соединенный с микропроцессорным системным блоком 1 модуль 13 дополнительных датчиков, имеющий выводы для подключения датчиков 14 нормально замкнутых/разомкнутых контактов, например датчиков открытия дверей, задымленности, прорыва трубопровода и т.д. Таким образом, через измерительный модуль 18, релейный модуль 15 и модуль 13 дополнительных датчиков обеспечивается связь микропроцессорного системного блока 1 с температурными датчиками 2, расходомерами жидкости 3, насосами 16, седельно-регулирующими клапанами 17 и датчиками 14 нормально замкнутых/разомкнутых контактов соответственно.
Измерительный модуль 18 получает сигналы от температурных датчиков 2, расходомеров 3 жидкости и датчиков 4 избыточного давления, выполняет соответствующие измерения и адаптирует их для обработки. Результаты измерений передаются в микропроцессорный системный блок 1. Вычислительный блок 12 обрабатывает результаты измерений по заложенным алгоритмам. Блок 10 теплосчетчика получает обработанные результаты измерений и проводит необходимые расчеты. Блок 11 регулятора по результатам измерений вырабатывает управляющие сигналы, которые из микропроцессорного системного блока 1 передаются на релейный модуль 15, управляющий насосами 16 и седельно-регулирующими клапанами 17. Опция регулирования позволяет поддерживать заданные режимы потребления энергии и поддержания температуры. Блок 7 интерфейса связи обеспечивает запись полученных из блока 10 теплосчетчика и блока 11 регулятора данных в архив блока 5 памяти, управляет дисплеем 9, отображая полученные данные, и обеспечивает передачу данных и связь с диспетчерскими системами 8. Устройство обеспечивает индикацию на дисплее 9 и выдачу на диспетчерские системы 8 объемного расхода, температуры и давления теплоносителя, накопленных количества теплоты и массы теплоносителя, а также вспомогательных параметров. С дисплея 9 могут подаваться необходимые командные сигналы в микропроцессорный системный блок 1. Модуль 13 дополнительных датчиков получает сигналы о срабатывании с датчиков 14 с нормально замкнутыми/разомкнутыми контактами.
Устройство обеспечивает контроль тепло- и водопотребление дома и регулирование в соответствии с заложенными в него алгоритмами, оно поддерживает необходимую температуру в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения. Возможность подключения к прибору расходомеров 3 жидкости позволяет измерить расход теплоносителя, температурных датчиков 2 - измерить температуру теплоносителя, датчиков 4 избыточного давления - контролировать давление теплоносителя, седельно-регулирующих клапанов 17 - контролировать расход теплоносителя, насосов 16 - поддерживать необходимую температуру. Обработка результатов измерений и выработка управляющих сигналов микропроцессорным системным блоком 1 обеспечивает учет отпущенного и полученного тепла, учет израсходованной потребителем (жителями дома) горячей и холодной воды, регулирование температуры в системе отопления по температуре наружного воздуха, регулирование температуры в системе горячего водоснабжения. Это позволяет оптимизировать расход энергоресурсов при обеспечении необходимой комфортности потребителей.
3
Пример реализации. Устройство реализовано в виде прибора - теплосчетчика «ЭСКО-терра», устанавливаемого в подвале многоквартирного жилого дома и предназначенного для измерения и регистрации переданного источником или полученного потребителем количества тепловой энергии и теплоносителя, а также других параметров закрытых и открытых водяных систем теплоснабжения (отопление, горячее водоснабжение, вентиляция) и систем холодного водоснабжения, с опцией их регулирования в рамках общедомового учета энергоресурсов. Программное обеспечение микропроцессорного системного блока 1 выполнено на базе Android. Диапазон измеряемых расходов составляет 0,0001-110000 м/ч, диапазон измеряемых температур 0-150°C. Устройство обеспечивает работу с рабочей средой (холодная и горячая вода) по СНиП 2.04.07-86. Устройство осуществляет: измерение и индикацию объемных расходов и температуры теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах системы теплоснабжения и горячего водоснабжения, температуры холодной воды в трубопроводе холодного водоснабжения, температуры наружного воздуха; вычисление и индикацию массовых расходов теплоносителя в прямых и обратных трубопроводах и разностей температур теплоносителя в трубопроводах систем теплоснабжения; регулирование отпуска тепловой энергии в системе отопления и поддержание заданной температуры в системе горячего водоснабжения; накопление, хранение и индикацию суммарных объемов и масс теплоносителя, суммарного потребленного количества теплоты, времени наработки устройства.
Устройство для учета, регулирования и диспетчирования тепловой энергии и воды, выполненное в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с известными аналогичными устройствами. Оно несложно в эксплуатации, обеспечивает экономию энергоресурсов и одновременно поддержание комфортных условий у потребителей.