УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ
DEVICE FOR CONTROL OF AIR TEMPERATURE IN ROOM

Изобретение относится к области автоматического регулирования и управления, в частности к устройствам для регулирования температуры воздуха в помещениях, отапливаемых от систем открытого теплоснабжения.
2
Известно устройство регулирования температуры воздуха в помещении (см. авторское свидетельство СССР №1193378, кл. F24D/00, 1985, Бюл. №43), отапливаемом от системы открытого теплоснабжения, содержащее контур общей и повторной циркуляции с прямой и обратной магистралями, каждый из которых снабжен циркуляционным насосом с приводом и регулятором скорости вращения, связанными соответственно у насоса контура повторной циркуляции с выходом регулятора давления, а у насоса контура общей циркуляции - с выходом регулятора температуры воздуха.
Вследствие снижения температуры воздуха в помещении, недостатком является непроизводительные расходы энергии на перемещение значительного количества энергоемкого горячего теплоносителя в контуре общей циркуляции для того, чтобы восстановить заданную температуру воздуха в отапливаемом помещении.
Известно устройство для регулирования температуры воздуха в помещении (патент РФ №2263848, МПК F24D 3/02, опубл. 10.11.2005, Бюл. №31), отапливаемом от системы открытого теплоснабжения, содержащее контуры общей и повторной циркуляции с прямой и обратной магистралями, каждый из которых снабжен циркуляционным насосом с приводом и регулятором скорости вращения, связанными соответственно у насоса контура повторной циркуляции с выходом регулятора давления, а у насоса общей циркуляции - с выходом регулятора температуры воздуха, при этом дополнительно содержит датчик температуры обратного теплоносителя на выходе из системы отопления, причем на выходе циркуляционного насоса прямой магистрали контура общей циркуляции размещен счетчик тепла, а на выходе циркуляционного насоса контура повторной циркуляции размещен счетчик расхода теплоносителя.
Недостатком являются непроизводительные расходы энергии на привод циркуляционного насоса в контуре повторной циркуляции из-за наличия в обратном теплоносителе загрязнений в виде ржавчины и окалины из системы отопления помещения. Кроме того, наличие загрязнений в теплоносителе, поступающих в счетчик расхода, снижает его эксплуатационные характеристики, а это в конечном итоге приводит к разрегулировке температурного режима в отапливаемом помещении.
Техническая задача изобретения заключается в поддержании нормированного температурного режима при длительной эксплуатации за счет устранения загрязнений счетчика расхода теплоносителя путем размещения на входе циркуляционного насоса фильтра со счетчиком из биметалла.
Технический результат по поддержанию нормированного температурного режима при длительной эксплуатации с оптимизацией расхода тепла и затрат энергии на привод циркуляционного насоса повторной циркуляции достигается тем, что устройство для регулирования температуры воздуха в помещении, отапливаемом от системы открытого теплоснабжения, содержащее контуры общей и повторной циркуляции с прямой и обратной магистралями, каждый из которых снабжен циркуляционным насосом с приводом и регулятором скорости вращения, связанными соответственно у насоса контура повторной циркуляции с выходом регулятора давления, а у насоса общей циркуляции - с выходом регулятора температуры воздуха, при этом дополнительно содержит датчик температуры обратного теплоносителя на выходе из системы отопления, причем на выходе циркуляционного насоса прямой магистрали контура общей циркуляции размещен счетчик тепла, а на выходе циркуляционного насоса контура повторной циркуляции размещен счетчик расхода теплоносителя, причем на входе циркуляционного насоса контура повторной циркуляции размещен фильтр, включающий сетку из биметалла и сборник загрязнений, при этом сетка из биметалла выполнена таким образом, что материал со стороны трубопровода повторной циркуляции имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала со стороны входа в циркуляционный насос контура повторный циркуляции.
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для регулирования температуры воздуха в помещении.
Устройство содержит систему 1 отопления помещения 2, соединенную прямой и обратными магистралями 3 и 4 с источником 5 горячего теплоносителя, образуя контур общей циркуляции, снабженный циркуляционным насосом 6. Контур местной циркуляции образован системой 1 отопления помещения 2 и трубопроводом 7 повторной циркуляции, соединяющим магистрали 3 и 4 вблизи места подключения их к системе 1 отопления.
Контур повторной циркуляции снабжен циркуляционным насосом 8, установленным на трубопроводе 7 повторной циркуляции. Приводы 9 и 10 циркуляционных насосов 6 и 8 снабжены регуляторами 11 и 12 скорости вращения. В обогреваемом помещении 2 установлен датчик 13 температуры, связанный с регулятором 14 температуры, а в системе 1 отопления - датчик 15 температуры обратного теплоносителя, связанный с регулятором 14 температуры, и датчик 16 перепада давления, подключенный к регулятору 17 перепада давления.
На выходе циркуляционного насоса 6 прямой магистрали 3 контура общей циркуляции размещен счетчик 18 тепла, а на выходе циркуляционного насоса 8 контура повторной циркуляции размещен счетчик 19 расхода теплоносителя. На выходе 20 циркуляционного насоса 8 контура повторной циркуляции размещен фильтр 21, включающий сетку 22 из биметалла и сборник загрязнений 23, при этом сетка из биметалла выполнена таким образом, что материал 24 со стороны трубопровода 7 повторной циркуляции имеет коэффициент теплопроводности (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности, равным 204 Вт/м*К; см. стр.312. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980-469 с. ил.), в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала 25 (например, латунь с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/м*К; см. там же) со стороны входа 20 циркуляционного насоса 8 контура повторной циркуляции.
Устройство регулирования температуры воздуха в помещении работает следующим образом:
Система 1 отопления, включающая нагревательные элементы в помещении 2 (на чертеже не показано), обладает повышенной площадью теплообмена, т.е. контур местной циркуляции, образованный системой 1 отопления помещения 2, трубопроводом 7 повторной циркуляции с установленным на нем циркулирующим насосом 8 более интенсивно загрязняет теплоноситель ржавчиной и окалиной при наличии внутренней металлической площади теплообмена (трубы, нагревательные приборы, стояки), чем контур общей циркуляции, включающий прямую и обратную 4 магистрали с источником горячего теплоносителя циркуляционного насоса 6. Наличие загрязнений в виде твердых частиц уменьшает проходное сечение как на входе 20 в циркуляционный насос 8, увеличивая скорость перемещения потока теплоносителя (см., например, Ионин А.А. Теплоснабжение. М.: Стройиздат, 1982 - 336 с.), так и в счетчике 19 расхода, что искажает достоверность реального значения количества перемешивающегося обратного теплоносителя, а это, как следствие, резко снижает эффективность регулирования температуры воздуха в помещении. Для устранения данного явления на входе 20 циркуляционного насоса 8 установлен фильтр 21 и обратный теплоноситель, насыщенный твердыми частицами ржавчины и окалины, поступающими из трубопровода 7 повторной циркуляции в фильтр 21 на сетку 22. При выполнении сетки 22 из биметалла при температуре обратного теплоносителя на материале 24 биметалла 22 с коэффициентом теплопроводности, в 2,0-2,5 раза превышающим коэффициент теплопроводности материала 25, со стороны входа в циркуляционный насос 8 образуется термовибрация (см., например, Дмитриев В.П. Биметаллы, Пермь, 1991 - 369 с., ил.). В результате, при прохождении обратного теплоносителя из трубопровода 7 повторной циркуляции в фильтре 21 на сетке 22 наблюдается его очистка от твердых частиц, которые при термовибрационном воздействии перемещаются в сборник загрязнений 23, откуда удаляются вручную или автоматически (на чертеже не показано), и счетчик 19 расхода показывает реальное количество проходимого теплоносителя, т.е. устройство для регулирования температуры воздуха работает устойчиво при длительной эксплуатации.
При понижении температуры в помещении 2 меньше заданной сигнал датчика 13 температуры поступает на регулятор 14 температуры, который воздействует на регулятор 11 скорости вращения, тем самым увеличивая подачу циркуляционного насоса 6.
Увеличение расхода высокостоимостного горячего теплоносителя через счетчик тепла 18 приводит к повышению температуры потока в обратной магистрали 4 контура повторной циркуляции, в силу наличия переходных процессов в устройстве, что регулируется датчиком 15 температуры обратного теплоносителя.
Сигнал датчика 15 температуры обратного теплоносителя поступает на регулятор 14 температуры, который воздействует на регулятор 11 скорости вращения, тем самым уменьшая подачу циркуляционного насоса 6.
При возвращении в оптимальный режим путем уменьшения расхода горячего теплоносителя через циркуляционный насос 6 наблюдается колебание давления в прямой магистрали 3 контура общей циркуляции и соответственно уменьшается перепад давления в системе 1 отопления. При этом сигнал датчика 16 перепада давления поступает на регулятор 17 перепада давления, который воздействует на регулятор 12 скорости вращения, тем самым достигается увеличение подачи насоса 8 контура повторной циркуляции до тех пор, пока перепад давления в системе 1 отопления не станет равен заданному.
Увеличение количества обратного теплоносителя, с недоиспользованным энергетическим потенциалом, перемещающегося через счетчик 19 расхода теплоносителя, приводит к увеличению давления в прямой магистрали 3, т.к. для повышения и дальнейшего поддержания заданной температуры воздуха в отапливаемом помещении 2 требуется большее суммарное количество поступающего к нему теплоносителя из-за снижения расхода высокостоимостного горячего теплоносителя.
Следовательно, поддержание заданной температуры воздуха в помещении 2 системой 1 отопления посредством регулятора 14 температуры воздуха и регулятора 17 перепада давления осуществляется в автоматизированном режиме работы циркуляционных насосов 6 и 8 при поддержании оптимальной подачи высокостоимостного горячего теплоносителя, регистрируемого счетчиком 18 тепла и расхода обратного теплоносителя, с недоиспользованным энергетическим потенциалом, через счетчик 19 расхода теплоносителя. При этом необходимым условием оптимизации перемещения теплоносителей в контуре общей циркуляции и контуре повторной циркуляции является соотношение расхода тепла, регистрируемого счетчиком 18, и затрат энергии на привод соответствующих циркуляционных насосов.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что надежность регулирования температуры воздуха в помещении при длительной эксплуатации, когда образуются загрязнения в теплоносителе в виде твердых частиц: ржавчины и окалины, которые резко снижают качественный уровень измерительной аппаратуры, достигается установкой на входе в циркуляционный насос повторной циркуляции фильтра со сборником загрязнения, причем фильтр снабжен сеткой из биметалла, выполняется таким образом, что материал со стороны теплопровода повторной циркуляции имеет коэффициент, в 2,0-2,5 раза превышающий коэффициент теплопроводности материала со стороны входа в циркуляционный насос контура повторной циркуляции.