АВТОНОМНЫЙ БЕСПРОВОДНОЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР

Автономный беспроводной терморегулятор (АБТ) предназначен для установки в жилых домах, объектах социальной сферы и промышленных предприятиях для активного управления потоком теплоносителя, поступающим в отопительные приборы, по сигналам от внешних датчиков температуры, пропорционаторов, настенного пульта управления.
Одним из аналогов является термостатический элемент, описанный в патенте [1]. Его достоинством является полная энергонезависимость. Сильфон расположен внутри самого термостата и является датчиком температуры. К недостаткам можно отнести грубое инерционное управление вследствие того, что на точность оказывает сильное воздействие близость отопительного элемента. Кроме того, отсутствует возможность программирования режимов работы термостата.
Другим аналогом является термостатический элемент, описанный в патенте [2]. Датчик температуры воздуха вынесен за пределы термостата. Однако, вследствие того же, сильфонного принципа действия, данный термостат не имеет возможностей для программирования режимов работы. Кроме того ему, хоть и в меньшей степени, присущи погрешности предыдущего аналога.
Наиболее близким по технической сути является регулятор температуры системы теплоснабжения зданий, описанный в патенте [3]. Применяется сильфонный принцип воздействия на шток термоклапана. Терморегулятор может быть снабжен программным устройством, которое позволяет автоматически поддерживать заданную температуру теплоносителя в системах отопления с коррекцией по температуре наружного воздуха, что создает комфортные температурные режимы в жилых помещениях и предохраняет их от перегревов, а также позволяет дополнительно экономить тепло в административных и производственных помещениях за счет понижения температуры в нерабочее время. Однако данное изобретение не позволяет реализовать полнофункциональный программный режим работы, а также реализовано на устаревших технических решениях.
Задачей полезной модели является создание терморегулятора со временем автономной работы до 3-5 лет, уменьшение габаритов термостатического элемента, при этом обеспечив программные функции: управление по календарю в полном диапазоне работы термоклапана, калибровку терморегулятора, передачу по беспроводному каналу состояния терморегулятора и элементов питания.
Автономный беспроводной терморегулятор, состоящий из термоклапана, корпуса, крышки, платы управления, источника питания, отличающийся тем, что линейный шаговый электродвигатель с надетым на шток наконечником с вогнутой конусообразной поверхностью размещен в корпусе и расположен на одной оси с термоклапаном, а также в корпусе с ранее установленной крышкой размещены элементы питания и плата управления.
Автономный беспроводной терморегулятор использует отличные от аналогов и прототипа новые технические и конструкторские решения, которые позволили разместить в более компактном корпусе элементы питания. Наконечник, нажимающий на шток термоклапана, имеет вогнутую конусообразную поверхность, что позволяет точно позиционировать шток термоклапана, что повышает точность регулировки. Плата управления разработана с использованием самой современной элементной базы, позволившей автономному беспроводному терморегулятору автономно функционировать в течение 3-5 лет от одного комплекта элементов питания (в зависимости от длительности отопительного сезона и условий эксплуатации).
Автономный беспроводной терморегулятор использует программное обеспечение, которое при подключении к беспроводной сети системы управления отоплением, позволяет реализовывать встроенными средствами следующие функции:
- управление по календарю в полном диапазоне работы термоклапана;
- калибровку терморегулятора;
- передачу по беспроводному каналу состояния терморегулятора и элементов питания.
Электродвигатель с надетым на шток наконечником вставлен в корпус и накрыт сверху крышкой, в корпус с уже установленной крышкой вставлены четыре элемента питания типа АА и плата управления. В плату управления вставлены разъемы от элементов питания и электродвигателя. На собранную таким образом конструкцию надет кожух и повернут по часовой стрелке до упора. Все элементы конструкции являются вновь разработанными.
На фиг.1 представлена конструкция автономного беспроводного терморегулятора, где:
1 - корпус;
2 - крышка;
3 - плата управления;
4 - элементы питания;
5 - шаговый электродвигатель;
6 - наконечник;
7 - кожух;
8 - термоклапан.
При установке элементов питания в батарейный отсек, терморегулятор включает поиск беспроводных устройств интеллектуальной системы управления отоплением в зоне действия беспроводной сети. После чего автоматически позиционирует электродвигатель на термоклапане. Сразу после этого терморегулятор готов к работе. Получая данные по беспроводной сети от настенного пульта управления, датчиков температуры воздуха, пропорционаторов (на отопительных приборах), терморегулятор управляет прохождением теплоносителя через отопительный прибор. Увеличение датчиков первичной информации позволяет доуточнять модель распределения температур в комнате, что делает управление более точным и эффективным. Малые размеры терморегулятора и использование распределенных датчиков температуры позволяют устанавливать его в любом положении: горизонтальном или вертикальном.
Пример применения терморегулятора:
Необходимо обеспечить комплексное управление отоплением в помещении 100 кв.м., в котором находятся 10 отопительных приборов. У большого помещения очень большая инерционность изменения температуры воздуха, а также неравномерное распределение температур. При установке прототипа возможно настроить режим работы отопительных приборов программно, однако они не смогут работать как единая система, а сильфонный принцип действия не позволит осуществлять регулирование в широком диапазоне. Автономные беспроводные терморегуляторы могут объединяться в сеть до 100 устройств. Это означает что одна комната может быть оборудована одним комплектом автономных беспроводных терморегуляторов и расширена внешними беспроводными датчиками, что позволит обеспечить равномерность прогрева помещения, а также снизить затраты на оборудование помещения. Расчетное потребление устройства составляет 0,425 А от элементов питания емкостью 3600 м/Ач, что в условиях работы со скважностью 2000 составляет 1694 часов или 706 дней.
Предлагаемая полезная модель превосходит рассмотренные аналоги и прототип тем, что имеет прямое программное воздействие на шток термоклапана посредством шагового электродвигателя, электронная и механическая части терморегулятора собраны в одном корпусе, что позволяет уменьшить массогабаритные характеристики.
Источники информации:
1. Патент DE 102005038068.
2. Патент GB 2411449.
3. Патент RU 2118843 - прототип.