Блочный модуль контроля теплопотребления

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к теплоснабжению.
Полезная модель может быть использована в системах отопления многоквартирных домов и других объектов с централизованным теплоснабжением для автоматического регулирования температуры теплоносителя, подающегося в систему отопления многоквартирных домов и других объектов с централизованным теплоснабжением с целью оптимизации, рационального использования и регулирования количества потребляемой тепловой энергии.
Автоматическое регулирование температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления многоквартирных домов и других объектов с централизованным теплоснабжением, позволяет сохранять заданную потребителем температуру в многоквартирных домах и на других объектах с централизованным теплоснабжением при изменении температуры наружного окружающего воздуха. Задача по созданию эффективного устройства, позволяющего регулировать температуру теплоносителя в системе отопления, подающем трубопроводе, обратном трубопроводе и трубопроводе смешанной воды, по графику и в зависимости от температуры наружного воздуха является актуальной в настоящее время.
Известна система теплоснабжения, защищенная патентом РФ на полезную модель №98060, МПК F24D 3/00, опубл. 27.09.2010 г.
Система содержит источник теплоты, включенный с подающим и обратным трубопроводами тепловой сети, подключенными к  теплообменнику через сетевой насос,  установленный на обратном трубопроводе тепловой сети, и систему теплопотребления с разводящими подающим и обратным трубопроводами, присоединенными к тепловой сети по независимой схеме через теплообменник. Дополнительно введен самовозбуждаемый генератор гидравлического удара, импульсный нагнетатель с установленной внутри эластичной диафрагмой и обратные клапаны входа и выхода. Вновь введенный, самовозбуждаемый генератор гидравлического удара установлен в подающий или обратный трубопровод тепловой сети, а импульсный нагнетатель, по одну сторону эластичной диафрагмы, гидравлически связан с подающим или обратным трубопроводом тепловой сети и, со второй ее стороны, последовательно через обратные клапаны входа и выхода, включен в разводящий, подающий или обратный трубопровод системы теплопотребления.
Недостатками известной системы теплоснабжения являются: относительно небольшая эффективность трансформации располагаемого напора теплоносителя тепловой сети в напор системы теплопотребления, склонность теплообменника к «закипанию», отложениям и зашламлению, а также относительно низкий коэффициент теплопередачи в теплообменнике между его греющим и нагреваемым контурами.
Известно устройство для автоматического регулирования совмещенной тепловой нагрузки, защищенное патентом РФ на изобретение №2320928, МПК F24D 3/02, опубл. 27.03.2008 г.
Устройство содержит размещенный между подающим и обратным трубопроводами сетевой воды смесительный трубопровод, на котором установлены оборудованный регулируемым приводом подмешивающий центробежный насос и пружинный обратный клапан. Вентиль подачи сетевой воды в систему отопительной вентиляции установлен на расстоянии не менее 6-ти диаметров подающего трубопровода до места врезки.
Недостатком известного устройства является следующее: при присоединении отопительных установок к тепловой сети по зависимой схеме с элеватором в случае уменьшения расхода воды в отопительной установке увеличивается перепад температур воды в отопительных приборах и возрастает гравитационный перепад, что приводит к вертикальной разрегулировке отопительных систем. Это обстоятельство ограничивает использование количественного регулирования в подобных системах. Кроме того, данное регулирование не учитывает одновременно мгновенное влияние всех действительных метеоусловий (температура наружного воздуха, скорость ветра, его направление, солнечная радиация), а также параметров сетевой воды. Все это приводит к перерегулированию, а, следовательно, и к снижению точности поддержания заданного теплового режима здания. Габариты узла предполагают множество сварочных работ, что влечет за собой трудозатраты.
Наиболее близким к заявляемому устройству, выбранным в качестве прототипа, является смесительный узел погодного регулирования,  защищенный патентом РФ на полезную модель №163367,  МПК F24D 3/00, F24D 9/000, опубл. 20.07.2016 г.
Смесительный узел состоит из, по меньшей мере, одного циркуляционного насоса, электронного блока управления, термодатчиков и регулирующего клапана с приводом и вспомогательного оборудования. Все компоненты узла устанавливаются вместо стандартного водоструйного элеватора на его существующие посадочные места (фланцевые соединения).
К недостатку данной системы следует отнести ее узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что система используется только с модернизацией элеваторов Мосэнерго, и встречаются случаи с несоосностью фланцев, т.к. фланцы не на свободном кольце, что очень затрудняет монтаж и последующую эксплуатацию системы. Также стоит учесть, что в аварийной ситуации данная система никаким образом не сообщит потребителю о нештатной ситуации, что ставит под вопрос об автономности системы.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание эффективного устройства для контроля теплопотребления, которое можно устанавливать вместо любого, как стандартного, так и нестандартного водоструйного элеватора.
Технический результат от использования полезной модели  заключается в повышении эффективности устройства путем контроля и управления температурой теплоносителя в системе отопления многоквартирных домов, на других объектах с централизованным теплоснабжением при изменении температуры наружного окружающего воздуха и повышения надежности.
Указанный технический результат от использования полезной модели достигается тем, что блочный модуль контроля теплопотребления, содержащий электронный программируемый блок-контроллер, соединенный с циркуляционным насосом,  датчиком реле давления для защиты насоса от сухого хода и регулирующим клапаном с электроприводом, датчики температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах,  дополнительно содержит предохранительный клапан от превышения давления в системе отопления, установленный в обратном трубопроводе,  датчик температуры воздуха окружающей среды и датчик температуры воздуха в контрольном помещении здания, соединенные с электронным программируемым блоком-контроллером, а также датчик регистрации протечек теплоносителя, соединенный через блок контроля протечки теплоносителя с электронным программируемым блоком-контроллером, при этом  блок контроля протечки оборудован GSM модемом для передачи оповещения на пульт диспетчера.
Полезная модель иллюстрируется схемой (Фиг.), на которой пунктирными линиями обозначены связи между конструктивными элементами.
Блочный модуль контроля теплопотребления (далее БМКТ) содержит электронный программируемый блок-контроллер 1, соединенный с блоком 2 контроля протечки теплоносителя с датчиком 3 регистрации протечек теплоносителя, соединенным GSM модемом 4 для передачи оповещения на пульт диспетчера 5. В подающем трубопроводе 6 установлен  датчик 7 температуры теплоносителя, в обратном трубопроводе 8 установлен датчик 9 температуры теплоносителя. Датчик 10 температуры воздуха окружающей среды и датчик 11 температуры воздуха в контрольном помещении здания, где установлен БМКТ, соединены с электронным программируемым блок-контроллером 1. На обратном трубопроводе 8 установлен предохранительный клапан 12 от превышения давления в системе отопления здания. Регулирующий клапан 13 с электроприводом 14, соединенным с электронным программируемым блок-контроллером 1,  установлен на подающем трубопроводе 6 для регулирования потока теплоносителя.
До и после регулирующего клапана 13 с электроприводом 14 установлены термоманометры 15, 16, 17
Датчик реле давления 18, соединенный с электронным программируемым блок-контроллером 1, установлен до циркуляционного насоса 19 для защиты от «сухого хода». Циркуляционный насос 19 установлен между подающим 6 и обратным 8 трубопроводами и соединен с электронным программируемым блок-контроллером 1. Для корректной работы насоса установлен обратный клапан 20.
Блочный модуль контроля теплопотребления (БМКТ) работает следующим образом:
В предлагаемом БМКТ регулирование подачи тепла – качественно-количественное. При понижении температуры наружного воздуха импульс от датчика 10 температуры воздуха окружающей среды, также при повышении температуры внутри контрольного помещения от датчика 11 температуры воздуха в контрольном помещении и импульс от датчиков 7,9 температуры теплоносителя на подающем 6 и обратном 8 трубопроводах поступает на электронный программируемый блок-контроллер 1, который подает сигнал на электропривод 14 регулирующего клапана 13, который открывается, либо закрывается, этим самым количество теплоносителя увеличивается или уменьшается. В свою очередь циркуляционный насос 19 создает циркуляцию теплоносителя в системе отопления. Соответственно поднимается или понижается температура теплоносителя в системе отопления. Если температура наружного воздуха повышается, регулирующий клапан 13 прикрывается и в результате понижается температура в системе отопления. Регулирующий клапан 13 не запускает теплоноситель, пока БМКТ и система отопления не отработают текущий теплоноситель за счет обратного трубопровода 8 и циркуляции. Датчик 3 регистрации протечек  теплоносителя, в случае возникшей протечки, передает сигнал оповещения на пульт диспетчера 5 через GSM модем 4 посредством радиоканала GSM либо M2M каналов. С помощью термоманометров 15,16,17 отслеживается давление и температура теплоносителя. В случае если давление в системе отопления превышает нормированное, предохранительный клапан 12 открывается и сбрасывает переизбыток давления.
БМКТ обеспечивает связь с внешними устройствами по последовательному интерфейсу RS-232 или RS-485. При этом наибольшая длина соединительных линий от БМКТ:
до устройства, подключаемого по интерфейсу RS-232 - 15 м;
до устройства, подключаемого по интерфейсу RS-485 - 1200 м.
Блочный модуль контроля теплопотребления изготавливают из покупных изделий.
БМКТ устанавливается на трубопроводе в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) на существующие посадочные места посредством фланцев стальных свободных на приварном кольце ГОСТ 12822-80, что позволяет устанавливать БМКТ по сравнению с прототипом вместо любого, как стандартного так и нестандартного водоструйного элеватора.
Таким образом, разработанная конструкция блочного модуля контроля теплопотребления обеспечивает, по сравнению с прототипом, повышение эффективности устройства путем контроля и управления температурой теплоносителя за счет наличия датчика температуры воздуха окружающей среды и датчика температуры воздуха внутри контрольного помещения здания, и повышение надежности за счет предохранительного клапана, позволяющего сбрасывать переизбыток давления в системе отопления, и датчика регистрации протечек теплоносителя, позволяющего производить передачу оповещения на пульт диспетчера о возникших протечках теплоносителя в индивидуальном тепловом пункте автоматически и тем самым уменьшить ущерб от аварии по причине протечек теплоносителя, своевременно информируя об этом обслуживающий персонал. Также разработанная конструкция закрепляется в размеры любых гидроэлеваторов на фланцы со свободным кольцом, что упрощает монтаж.