СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И/ИЛИ ОХЛАЖДЕНИЯ С ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНИМ НАГРУЗОЧНЫМ КОНТУРОМ, А ТАКЖЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И/ИЛИ ОХЛАЖДЕНИЯ
CONTROL METHOD FOR HEATING AND/OR COOLING SYSTEM WITH AT LEAST ONE LOADING CIRCUIT, AS WELL AS DISTRIBUTION DEVICE FOR HEATING AND/OR COOLING SYSTEM

Известны системы отопления и охлаждения, которые имеют по меньшей мере один нагрузочный контур, через который течет флюид в качестве теплоносителя. Это может быть, например, вода. Такая система может, например, предусматриваться как отопительная установка в здании, причем предпочтительно имеется несколько нагрузочных контуров. Нагрузочные контуры известным образом включаются и включаются в зависимости от температуры помещения, что может происходить посредством комнатного термостата. Так в случае системы отопления нагрузочный контур, при спадании ниже заданной температуры, может включаться, а при превышении или достижении заданной температуры нагрузочный контур может выключаться.
Задачей изобретения является предоставить улучшенный способ регулирования для такой системы отопления и/или охлаждения, который позволяет снизить энергопотребление и улучшить комфорт. Эта задача решается способом регулирования с признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения, а также распределительным устройством с признаками, указанными в пункте 12 формулы изобретения. Предпочтительные формы выполнения следуют из зависимых пунктов, последующего описания, а также из приложенных чертежей.
Соответствующий изобретению способ регулирования предусмотрен для системы отопления и/или охлаждения, которая применяет флюид в качестве теплоносителя. При этом флюид предпочтительно с помощью циркуляционного насоса подается через по меньшей мере один нагрузочный контур, причем нагрузочный контур проходит через отапливаемое или охлаждаемое помещение, например, в случае напольного отопления, в полу или, например, через нагревательный элемент или другой подходящий теплообменник в помещении. Нагрузочный контур включается или выключается, в зависимости от температуры помещения, в помещении, в котором с помощью нагрузочного контура поддерживается определенный температурный режим, то есть, которое отапливается или охлаждается. То есть, если за счет нагрева или охлаждения достигается определенная заданная температура, нагрузочный контур, например, путем закрывания клапана или отключения нагнетательного насоса, запирается. Наоборот, нагрузочный контур при отклонении от заданной температуры включается путем открытия клапана или включения нагнетательного насоса. Чтобы иметь возможность оптимальным образом согласовывать с потребностью количество тепла, подводимого в помещение (в случае системы отопления), в котором должен поддерживаться определенный температурный режим, или отводимого из этого помещения (в форме системы охлаждения), в соответствии с изобретением предусмотрено, устанавливать температуру флюида в подающей линии, подводимого к по меньшей мере одному нагрузочному контуру, в зависимости от длительности включения, то есть относительной длительности включения по меньшей мере одного нагрузочного контура. То есть, температура в подающей линии в зависимости от длительности включения изменяется, то есть повышается или снижается. Это позволяет реализовать, предпочтительно по возможности длительную относительную длительность включения нагрузочного контура, за счет чего обеспечивается возможность равномерного подвода или отвода тепла в или из помещения, в котором должен поддерживаться определенный температурный режим. Это повышает комфорт и одновременно снижает энергопотребление.
В случае длительности включения речь идет об относительной длительности включения, то есть отношении длительности или соответственно времени включения к интервалу времени между включением нагрузочного контура и следующим за этим повторным включением нагрузочного контура, то есть, в случае длительности включения речь идет предпочтительно о цикле нагрузки (load-cycle) или соответственно отношении включения, то есть отношении между временем включения и временем цикла. Следует понимать, что в смысле изобретения рассмотрение относительной длительности выключения вместо относительной длительности включения считается эквивалентным рассмотрению относительной длительности включения. Соответственно, относительная длительность выключения является временем выключения, отнесенным к длительности цикла, то есть интервалу времени между включением нагрузочного контура и следующим за этим повторным включением или соответственно между выключением нагрузочного контура и следующим за этим повторным выключением нагрузочного контура. Так как превышение заданной относительной длительности включения приводит к изменению температуры в подающей линии, соответственно спадание ниже относительной длительности выключения приводит к соответствующему изменению температуры в подающей линии. То есть относительная длительность включения и относительная длительность выключения являются в данной заявке взаимозаменяемыми.
Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения, нагрузочный контур применяется для отопления помещения, и температура в подающей линии повышается, если относительная длительность включения превышает заданное предельное значение, и/или температура в подающей линии снижается, если относительная длительность включения снижается ниже заданного предельного значения. Предельные значения относительной длительности включения могут представлять собой единственное предельное значение или диапазон с нижним и верхним пределом, причем при достижении верхнего предела или соответственно превышении верхнего предела температура в подающей линии повышается, а при достижении или соответственно спадании ниже нижнего предела температура снижается.
Соответственно, способ регулирования предпочтительно для системы охлаждения выполнен таким образом, что нагрузочный контур применяется для охлаждения помещения, и температура в подающей линии снижается, если относительная длительность включения превышает заданное предельное значение, и/или температура в подающей линии повышается, если относительная длительность включения снижается ниже заданного предельного значения. При этом предельное значение и здесь может представлять собой единственное предельное значение или быть образовано верхним и нижним пределами заданного диапазона, причем при достижении или соответственно превышении верхнего предела температура в подающей линии снижается, а при достижении или соответственно спадании ниже нижнего предела - повышается.
Особенно предпочтительно, при спадании ниже или превышении заданного предельного значения температура в подающей линии изменяется на пропорциональную величину. То есть температура в подающей линии изменяется не на постоянную величину, а на величину, которая зависит от того, насколько сильно происходит превышение или спадание ниже предельного значения для относительной длительности включения. То есть, при большом превышении предельного значения температура в подающей линии изменяется на соответственно большую величину. Однако должно быть понятно, что альтернативно температура в подающей линии также может повышаться и/или снижаться через постоянные интервалы, независимо от того, насколько велико отклонение длительности от упомянутых пределов.
Согласно предпочтительной форме выполнения, для установки температуры в подающей линии применяется смешивающее устройство, в котором флюид, поданный в по меньшей мере один нагрузочный контур, смешивается с флюидом из обратной линии по меньшей мере одного нагрузочного контура. Такие смешивающие устройства являются общепринятыми в системах напольного отопления, в которых высокая температура в подающей линии снижается за счет подмешивания флюида, например, воды из обратной линии. Наоборот, в системе охлаждения температура в подающей линии могла бы повышаться за счет подмешивания более теплого флюида из обратной линии. За счет изменения соотношения подмешивания температура в подающей линии может устанавливаться или согласовываться.
Предпочтительным образом, соответствующий изобретению способ регулирования применяется для множества нагрузочных контуров. То есть, предпочтительным образом, имеется множество нагрузочных контуров, и для установки температуры флюида в подающей линии, совместно подаваемого в нагрузочные контуры, в качестве основы принимается относительная длительность включения того нагрузочного контура, который имеет наибольшие относительные длительности включения. Также и в этом случае речь идет об относительных длительностях включения, как они были описаны выше, то есть о соотношениях между временем включения и общим временем цикла. Тот нагрузочный контур, который имеет наибольшую относительную длительность включения, имеет наибольшую потребность в отоплении или соответственно охлаждении. В этом отношении является предпочтительным согласовывать температуру в подающей линии с этим нагрузочным контуром, так что в этот нагрузочный контур за счет согласования температуры в подающей линии подается максимальная мощность отопления или охлаждения. В других помещениях, которые охлаждаются или соответственно отапливаются другими нагрузочными контурами, осуществляется тогда согласование соответствующим образом посредством сокращения длительности включения, что соответствует известным способам управления или соответственно регулирования.
Особенно предпочтительным образом, в помещении, в котором нагрузочным контуром должен поддерживаться определенный температурный режим, регистрируется температура помещения, если температура помещения достигает заданного значения температуры, то нагрузочный контур за счет прерывания объемного потока, например, путем закрытия клапана или отключения насоса, выключается. Соответствующим образом, нагрузочный контур при отклонении от заданного значения температуры вновь включается. Заданное значение температуры может представлять собой постоянное значение или интервал температур, причем интервал температур имеет верхнее и нижнее предельное значение. В системе отопления нагрузочный контур при достижении верхнего предельного значения выключается, а при достижении нижнего предельного значения включается. В системе охлаждения, это функционирование предпочтительно осуществляется точно наоборот, то есть нагрузочный контур при достижении верхнего значения температуры включается, а при достижении нижнего значения температуры вновь выключается. Для случая, когда предусмотрено множество нагрузочных контуров, предпочтительно все нагрузочные контуры таким способом включаются и выключаются, то есть в каждом помещении, в котором нагрузочным контуром должен поддерживаться определенный температурный режим, регистрируется температура помещения, и соответствующий нагрузочный контур соответственно включается и выключается. Это соответствует обычной работе систем напольного отопления.
Согласно другой предпочтительной форме выполнения изобретения, регистрируется входная температура флюида на входе нагрузочного контура и выходная температура на выходе нагрузочного контура, и определяется разность температур между входной температурой и выходной температурой, и устанавливается объемный поток флюида через этот нагрузочный контур в зависимости от разности температур. Установка объемного потока может, например, осуществляться с помощью регулировочного клапана. Посредством этого способа регулирования обеспечивается возможность точного согласования количества энергии, которое подается в нагрузочный контур или, в случае системы охлаждения, отводится через нагрузочный контур, с потребностью отопления или соответственно охлаждения помещения, в котором нагрузочным контуром должен поддерживаться определенный температурный режим. То есть, через нагрузочный контур протекает не постоянный объемный поток, как это обычно имеет место в известных системах, а вместо этого объемный поток согласуется с потребностями обогрева или соответственно охлаждения в зависимости от зарегистрированной разности температур. За счет этого может достигаться сокращение потребления энергии и более комфортное поддержание температурного режима помещения.
Согласно другой предпочтительной форме выполнения, способ регулирования служит для регулирования множества нагрузочных контуров, причем для множества нагрузочных контуров имеется общий циркуляционный насос для подачи флюида через нагрузочные контуры, причем предпочтительно число оборотов циркуляционного насоса регулируется таким образом, что разностное давление через циркуляционный насос соответствует заданному значению разности давлений. Разностное давление через насос, то есть между входом и выходом насоса, соответствует при этом разностному давлению между входом и выходом нагрузочного контура или соответственно нагрузочных контуров. Регулирование разностного давления может осуществляться посредством регулирования числа оборотов циркуляционного насоса. За счет этого регулирования разностного давления достигается то, что в нагрузочные контуры подается флюид с отрегулированным, предпочтительно постоянным давлением. При этом заданное значение разностного давления, при необходимости, может согласовываться с различными рабочими состояниями, то есть изменяться.
Особенно предпочтительным образом, заданное значение разности давлений устанавливается для разностного давления через циркуляционный насос в зависимости от степени открытия по меньшей мере одного регулировочного клапана для установки объемного потока в нагрузочных контурах. Предпочтительным образом предусмотрены регулировочные клапаны для установки объемного потока в нагрузочных контурах, причем для каждого нагрузочного контура предусмотрен собственный регулировочный клапан. За счет того, что заданное значение разности давлений, на которое регулируется разностное давление между входной стороной и выходной стороной циркуляционного насоса, согласовано со степенью открытия по меньшей мере одного регулировочного клапана, достигается то, что давление флюида, поданного в нагрузочный контур, согласуется со степенью открытия регулировочных клапанов, то есть, в частности, при сильнее открытых клапанах давление повышается, а при сильнее закрытых регулировочных клапанах давление снижается.
Особенно предпочтительным образом, для установки заданного значения разности давлений для разностного давления через циркуляционный насос рассматривается тот регулировочный клапан, который открыт в наибольшей степени. То есть, если имеется множество нагрузочных контуров с множеством регулировочных клапанов, то для установки заданного значения разности давлений предпочтительно рассматривается только один регулировочный клапан, причем заданное значение разности давлений устанавливается в зависимости от степени открытия этого регулировочного клапана. При этом целесообразно рассматривать тот регулировочный клапан, который открыт в наибольшей степени, так как он принадлежит тому нагрузочному контуру, который имеет наибольшую потребность в отоплении или соответственно охлаждении, так что обеспечивается, что мощность отопления или охлаждения является достаточной для этого нагрузочного контура.
Для установки заданного значения разности давлений степень открытия взятого за основу регулировочного клапана сравнивается с заданной степенью открытия, и при превышении заданной степени открытия заданное значение разности давлений повышается, в то время как при спадании ниже заданной степени открытия заданное значение разности давлений снижается. Заданная степень открытия может быть постоянным значением или диапазоном степени открытия, причем при спадании ниже нижнего предела диапазона заданное значение разности давлений снижается, а при превышении верхнего предела заданное значение разности давлений соответственно повышается. Заданное значение разности давлений может при этом изменяться через постоянные интервалы или пропорционально изменению степени открытия.
Идеальным образом, способ регулирования имеет множество контуров регулирования, как они были описаны выше. Первый контур регулирования регулирует температуру в подающей линии по меньшей мере одного нагрузочного контура вышеописанным образом в зависимости от длительности включения по меньшей мере одного нагрузочного контура. Второй контур регулирования регулирует объемный поток через нагрузочный контур в зависимости от входной и выходной температур вышеуказанным образом. Третий контур регулирования регулирует разностное давление через циркуляционный насос, то есть разность давлений между выходной и входной стороной нагрузочного контура вышеуказанным образом. Кроме того, четвертый контур регулирования может регулировать заданное значение разности давлений вышеуказанным образом в зависимости от степени открытия регулировочного клапана, а также другие контуры регулирования могут регулировать температуру помещения посредством включения и выключения нагрузочных контуров, а также температуру в подающей линии на установленное заданное значение температуры в подающей линии. Эти контуры регулирования накладываются один на другой, и соответствующие регулирования предпочтительно непрерывно выполняются одновременно. При этом регулирования предпочтительно выполняются с различной скоростью или различной инерционностью. При этом самый быстрый контур регулирования предпочтительно является тем, который выполняет регулирование давления циркуляционного насоса. Этот контур регулирования устанавливает число оборотов насоса так, что достигается желательное заданное значение разности давлений. Более медленным, чем этот контур регулирования, выполнен следующий контур регулирования, который регулирует температуру в подающей линии, то есть регулирует температуру в подающей линии на выбранное заданное значение температуры в подающей линии. Следующий более медленный контур регулирования предпочтительно является контуром регулирования, который устанавливает объемный поток через нагрузочный контур в зависимости от разности температур, как было описано выше. Это регулирование для соответствующего нагрузочного контура рациональным образом активно только тогда, когда он включен. Еще более медленным является контур регулирования, который устанавливает заданное значение разности давлений в зависимости от степени открытия регулировочного клапана. Это регулирование осуществляется так медленно, что оно происходит не во взаимодействии с регулированием объемного потока. Следующий более медленный контур регулирования является контуром регулирования, который регулирует температуру помещения посредством включения и выключения нагрузочного контура. Самым медленным является тот контур регулирования, который устанавливает или соответственно регулирует заданное значение температуры в подающей линии.
Предметом изобретения, наряду с вышеописанным способом регулирования, кроме того, является распределительное устройство для системы отопления и/или охлаждения с по меньшей мере одним нагрузочным контуром, например, распределительное устройство для системы напольного отопления. Соответствующее изобретению распределительное устройство имеет по меньшей мере один циркуляционный насос для подачи флюида в качестве теплоносителя через по меньшей мере один нагрузочный контур. Для случая, когда имеется несколько нагрузочных контуров, циркуляционный насос предпочтительно предусматривается для того, чтобы транспортировать флюид через все нагрузочные контуры, которые включены параллельно друг другу. Для того чтобы повысить производительность, может быть предусмотрено несколько циркуляционных насосов, включенных параллельно или последовательно, причем подобные компоновки циркуляционных насосов рассматриваются как циркуляционный насос в смысле изобретения.
Соответствующее изобретению распределительное устройство имеет, кроме того, устройство установки температуры в подающей линии для установки температуры флюида в подающей линии, подаваемого в по меньшей мере один нагрузочный контур. Для случая, когда имеется несколько параллельно включенных нагрузочных контуров, это является температурой в подающей линии для всех нагрузочных контуров. Устройство установки температуры в подающей линии выполнено с возможностью изменения температуры в подающей линии. Для этого устройство установки температуры может содержать теплообменник или смешивающее устройство. В соответствии с изобретением устройство установки температуры в подающей линии соединено с устройством управления, которое управляет устройством установки температуры в подающей линии или соответственно регулирует его. При этом устройство управления выполнено таким образом, что оно выполняет способ регулирования для установки температуры в подающей линии согласно предыдущему описанию, на которое в данном случае делается отсылка. То есть устройство управления выполнено с возможностью установки температуры флюида в подающей линии в зависимости от длительности включения нагрузочного контура. Для этого устройство управления снабжено средствами регистрации, которые регистрируют длительность включения или соответственно времена включения и выключения нагрузочного контура или соответственно нагрузочных контуров.
Предпочтительным образом устройство управления одновременно служит управлению отдельными нагрузочными контурами, и, таким образом, устройству управления, за счет предпринятого им управления нагрузочными контурами, известны относительные длительности включения или соответственно времена включения и выключения. Таким образом, устройство управления служит предпочтительно также для включения и выключения нагрузочных контуров за счет того, что оно открывает и закрывает клапаны отдельных нагрузочных контуров. Для этого устройство управления через соответствующие средства связи, например электрические соединения или радиосоединения, может быть соединено с комнатными термостатами в помещениях, в которых должен поддерживаться определенный температурный режим, а также с клапанами. В зависимости от зарегистрированных сигналов температуры, устройство управления включает и выключает вышеописанным образом нагрузочные контуры, соотнесенные с соответствующими помещениями. Кроме того, устройство управления может также выполнять дополнительные функции, такие как, например, вышеописанное регулирование объемного потока путем управления регулировочными клапанами отдельных нагрузочных контуров. Регулировочные клапаны могут одновременно служить в качестве клапанов для включения и выключения нагрузочных контуров. Особенно предпочтительно, устройство управления, кроме того, служит для управления циркуляционным насосом, то есть для управления числом оборотов вышеописанным образом. Устройство управления в целом может быть встроено в циркуляционный насосный агрегат, то есть циркуляционный насос или его корпус электроники.
Особенно предпочтительным образом, устройство установки температуры в подающей линии содержит смешивающее устройство, в котором поданный в по меньшей мере один нагрузочный контур флюид смешивается с флюидом из обратной линии по меньшей мере одного нагрузочного контура. В случае отопительной системы, к флюиду, нагретому источником тепла, таким как нагревательный котел, который имеет слишком высокую температуру, подмешивается более холодный флюид из обратной линии, чтобы понизить температуру флюида до желательной температуры в подающей линии. В системе охлаждения, соответственно, к флюиду, который охлаждается охлаждающим устройством и имеет температуру, которая ниже желательной температуры в подающей линии, может подмешиваться более теплый флюид из обратной линии, чтобы повысить температуру флюида до желательной температуры в подающей линии. При этом за счет изменения степени подмешивания флюида из обратной линии температура может устанавливаться на желательное заданное значение температуры в подающей линии. Степень подмешивания может, например, устанавливаться посредством регулировочного клапана, такого как пропорциональный клапан, который управляется устройством управления.
Для этого смешивающее устройство может иметь в подводе флюида или в смесительной линии, которая соединяет обратную линию нагрузочного контура или множества нагрузочных контуров с входом по меньшей мере одного нагрузочного контура или множества нагрузочных контуров, клапан для регулирования расхода, степень открытия которого может устанавливаться устройством управления. Для этого устройство управления соединено с клапаном через соответствующие средства связи, например, электрические управляющие линии. Кроме того, предпочтительным образом предусмотрен датчик температуры на выходе смешивающего устройства, который регистрирует фактически установленную температуру в подающей линии и сообщает ее на устройство управления для регулирования смешивающего устройства.
В случае, когда имеется множество нагрузочных контуров, как описано выше, предпочтительным образом устройство установки температуры в подающей линии выполнено с возможностью установки температуры флюида в подающей линии, подаваемого на все нагрузочные контуры. При этом температура в подающей линии согласуется с потребностями того нагрузочного контура, который имеет наибольшее потребление тепла. Для этого устройство управления выполнено таким образом, что оно вышеуказанным образом устанавливает температуру в подающей линии в зависимости от относительной длительности включения того нагрузочного контура, который имеет самую большую относительную длительность включения.
Изобретение поясняется далее на примерах со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - схематичное представление системы отопления или охлаждения, в которой используются соответствующий изобретению способ регулирования, а также соответствующее изобретению распределительное устройство,
Фиг. 2 - схематичный вид в перспективе распределительного устройства согласно изобретению,
Фиг. 3 - вид сверху распределительного устройства по фиг. 2,
Фиг. 4 - длительности включения нагрузочного контура,
Фиг. 5 - схематичное представление отдельных частей способа регулирования согласно изобретению.
На Фиг. 1 показана система отопления или соответственно охлаждения, которая может быть выполнена как система напольного отопления. Далее изобретение описывается на примере системы отопления. Однако следует понимать, что изобретение соответствующим образом также может быть осуществлено как система охлаждения. Альтернативно, система также может использоваться как для отопления, так и для охлаждения, то есть, например, зимой для отопления, а летом для охлаждения.
Показанная на фиг. 1 система отопления имеет впускное отверстие 2 и выпускное отверстие 4, которые предусмотрены для соединения с системой снабжения, например, нагревательным котлом, теплообменником, охлаждающей установкой и т.п. Кроме того, предусмотрено множество нагрузочных контуров 6, которые представляют собой, например, отдельные контуры напольного отопления, которые соответственно обогревают соответствующую частичную область, например, помещение здания. На стороне входа, то есть выше по потоку от нагрузочного контура 6, расположен циркуляционный насос или циркуляционный насосный агрегат 8. Он имеет регулируемый по числу оборотов приводной двигатель и соединен с устройством 10 управления для управления и, в частности, установки числа оборотов. Входная сторона циркуляционного насосного агрегата 8 соединена с впускным отверстием 2.
Выше по потоку относительно циркуляционного насосного агрегата 8 расположено, кроме того, смешивающее устройство. Смешивающее устройство имеет смесительную линию 12, которая соединяет обратную линию 14 нагрузочного контура 6 с точкой 16 смешивания в канале потока от впускного отверстия 2 к циркуляционному насосу 8. То есть, в точке 16 смешивания флюид из впускного отверстия 2 смешивается с флюидом из обратной линии 14, чтобы иметь возможность устанавливать температуру в подающей линии. Для регулирования соотношения смешивания в обратной линии 14 ниже по потоку относительно ответвления 17 смесительной линии 12 в обратной линии 14 расположен регулировочный клапан, который образует смесительный клапан 18. Он также соединен, с целью его управления, с устройством 10 управления посредством сигнальной линии. В смесительной линии 12 также размещен обратный клапан 20, который препятствует обратному течению флюида от точки 16 смешивания в обратную линию 14. В зависимости от степени открытия смесительного клапана 18, изменяется объемный поток, который течет из обратной линии 14 к выпускному отверстию 4. Если объемный поток уменьшается за счет уменьшения степени открытия смесительного клапана 18, то большая доля флюида через смесительную линию 12 протекает к точке 16 смешивания. Если степень открытия смесительного клапана 18 увеличивается, то увеличивается объемный поток через выпускное отверстие 4, и соответственно меньшая часть потока флюида из обратной линии 14 протекает через смесительную линию 12 к точке 16 смешивания. Так изменяется доля флюида из обратной линии 14, которая в точке 16 смешивания подмешивается к флюиду из впускного отверстия 2. Посредством смешивания, в случае системы отопления, более холодного флюида из обратной линии 14 с более теплым флюидом из впускного отверстия 2 можно снизить температуру флюида из впускного отверстия 2 в подающей линии. В случае системы охлаждения, наоборот, более теплый флюид из обратной линии 14 подмешивается к более холодному флюиду из впускного отверстия 2, чтобы повысить температуру в подающей линии. Циркуляционный насос 8 подает флюид от точки 16 смешивания к параллельно расположенным нагрузочным контурам 6.
На выходах 22 нагрузочных контуров, то есть в их обратных линиях, расположен соответствующий регулировочный клапан 24, который выполнен как регулировочный клапан 24, приводимый электродвигателем, и управляется устройством 10 управления. Регулировочные клапаны 24 могут варьироваться по их степени открытия, а также могут полностью закрываться, чтобы устанавливать расход или соответственно объемный поток через каждый отдельный нагрузочный контур 6. При этом регулировочные клапаны 24 могут индивидуально управляться устройством 10 управления, так что возможна настройка расхода через каждый отдельный нагрузочный контур 6 независимо от остальных нагрузочных контуров.
В показанной системе, кроме того, предусмотрены датчики температуры. Первый датчик температуры является датчиком 26 температуры в подающей линии и регистрирует температуру в подающей линии флюида, который подается в нагрузочные контуры 6. Кроме того, на выходах 22 нагрузочных контуров 6 расположены датчики 28 температуры, которые регистрируют выходные температуры флюида из отдельных нагрузочных контуров 6. Зарегистрированные датчиком 26 температуры в подающей линии и датчиками 28 температуры значения температуры также подаются по соответствующим соединениям связи на устройство 10 управления.
pu
Циркуляционный насосный агрегат 8, кроме того, выполнен с возможностью определения разностного давления H между входной стороной и выходной стороной циркуляционного насосного агрегата 8, которое одновременно соответствует разностному давлению между входами 30 и точкой 16 смешивания, то есть потере давления в каждом пути, определяемом нагрузочными контурами 6, между этими точками. Кроме того, циркуляционный насосный агрегат 8 выполнен с возможностью определения расхода через циркуляционный насосный агрегат 8. Эти значения, зарегистрированные циркуляционным насосным агрегатом 8, также подаются через сигнальное соединение на центральное устройство 10 управления. Альтернативно, также могут располагаться соответствующие датчики давления и расхода, дополнительно к циркуляционному насосному агрегату 8, чтобы определять разностное давление между входом и выходом нагрузочных контуров 6, а также расход через все нагрузочные контуры 6.
pu
Кроме того, на основе разностного давления H, то есть потери давления в нагрузочных контурах, при знании характеристики клапанов, расположенных в канале потока, в частности, обратного клапана 20 и регулировочного клапана 24, может определяться объемный поток через каждый нагрузочный контур 6 в зависимости от степени открытия соответствующего регулировочного клапана 24. Так как устройство 10 управления управляет степенью открытия регулировочного клапана 24, то устройство 10 управления из упомянутых значений может определять расход или объемный поток через соответствующий нагрузочный контур 6. Так можно, как описано ниже, устанавливать желательный объемный поток через нагрузочный контур 6.
Устройство 10 управления, кроме того, снабжено интерфейсом 32 связи, который выполнен с возможностью осуществления связи с одним или несколькими комнатными термостатами 34 или датчиками 34 температуры помещений. Предпочтительным образом в каждом помещении, в котором с помощью нагрузочного контура 6 поддерживается температурный режим, предусмотрен такой комнатный термостат 34. В показанном примере интерфейс 32 связи выполнен как радиоинтерфейс, который осуществляет связь с соответствующим радиоинтерфейсом 36 комнатного термостата 34. Альтернативно, могло бы быть предусмотрено проводное соединение через отдельную сигнальную линию, систему шины или связь по линии питания. Комнатные термостаты 34 регистрируют температуры помещений в помещениях, в которых должен поддерживаться температурный режим. Кроме того, посредством комнатных термостатов 34 известным образом пользователем может задаваться заданная температура для помещения, в котором должен поддерживаться температурный режим.
pos,n
Устройство 10 управления выполнено с возможностью применения различных способов регулирования. Так, согласно первому способу регулирования, устройство 10 управления обеспечивает регулирование объемного потока для отдельных нагрузочных контуров 6. Для этого регистрируется разность температур ΔТ между входом 30 и выходом 22 каждого нагрузочного контура 6. Это осуществляется через датчик 26 температуры в подающей линии, а также относящийся к соответствующему нагрузочному контуру 6 датчик 28 температуры. В зависимости от этой разности температур ΔТ, посредством регулировочного клапана 24 этого нагрузочного контура 6 устройством 10 управления регулируется или устанавливается объемный поток путем изменения степени открытия V регулировочного клапана 24, так что разность температур ΔТ соответствует предопределенному сохраненному в устройстве 10 управления заданному значению, то есть ΔТ поддерживается постоянной. Это осуществляется независимо для каждого нагрузочного контура 6, так что все нагрузочные контуры посредством регулирования объемного потока могут быть согласованы с фактической потребностью в энергии. Заданное значение может быть одинаковым для всех нагрузочных контуров 6, или могут задаваться различные заданные значения для отдельных нагрузочных контуров 6. Заданные значения сохраняются в устройстве 10 управления.
ref
pos,ref
pos,n
pos,ref
ref
pos,n
pos,ref
ref
pos,ref
При этом циркуляционный насосный агрегат 8 управляется устройством 10 управления таким образом, что он поддерживает предопределенное заданное значение разности давлений между входом и выходом циркуляционного насосного агрегата. Это разностное давление регулируется, таким образом, на заданное значение разностного давления, которое также устанавливается или задается устройством 10 управления. Заданное значение H разности давлений устанавливается устройством 10 управления в зависимости от степени открытия регулировочного клапана 24. Для этого устройство 10 управления учитывает все степени открытия всех регулировочных клапанов 24. Тот регулировочный клапан, который в текущий момент открыт больше всего, то есть имеет наибольшую степень открытия, берется тогда устройством 10 управления за основу установки заданного значения разности давлений. Так степень открытия регулировочного клапана, который открыт больше всего, сравнивается с заданной степенью открытия V. Если текущая степень открытия V регулировочного клапана 24 с наибольшей степенью открытия превышает заданную степень открытия V, то заданное значение H разности давлений повышается. Если фактическая степень открытия V снижается ниже заданной степени открытия V, то заданное значение H разности давлений соответственно снижается. Повышение или снижение осуществляется предпочтительным образом пропорционально отклонению от заданной степени открытия V.
mix
mix
mix
on
off
z
z=
on
off
on
z
z
Другой контур регулирования или другой способ регулирования, который выполняется устройством 10 управления, касается регулирования температуры T в подающей линии на входе 30 нагрузочного контура 6, которая регистрируется датчиком 26 температуры в подающей линии. Температура T в подающей линии может изменяться или устанавливаться устройством 10 управления посредством управления смесительным клапаном 18. Для этого устройство 10 управления образует устройство установки температуры в подающей линии, которое устанавливает температуру T в подающей линии, то есть ее заданное значение, в зависимости от длительности включения, то есть относительной длительности D включения нагрузочных контуров 6. Значение относительной длительности D включения поясняется более подробно с помощью фиг. 4. На фиг. 4 для нагрузочного контура 6 показано, как он попеременно включается и выключается. «1» соответствует включению, а «0» - выключению. В течение временного интервала tнагрузочный контур включен, в течение временного интервала tнагрузочный контур выключен. Время tцикла соответствует при этом сумме времени включения и времени выключения, то есть tt+t. Относительная длительность D включения является отношением времени t включения к времени tцикла, как представлено на фиг. 5. Время цикла или длительность tцикла является, таким образом, временным интервалом между включением нагрузочного контура 6 и последующим ближайшим включением нагрузочного контура 6. Включение и выключение нагрузочного контура осуществляется на основе сигналов соответствующего комнатного термостата 34. Если в случае системы отопления комнатный термостат 34 сообщает, что произошло снижение ниже заданной температуры, то устройство 10 управления включает нагрузочный контур 6, относящийся к данному помещению, путем открывания соответствующего регулировочного клапана 24. Затем следует вышеописанное регулирование объемного потока для соответствующего нагрузочного контура 6. Если комнатный термостат 34 сообщает, что установленное заданное значение температуры достигнуто, то устройство 10 управления выключает нагрузочный контур 6, относящийся к данному помещению, путем полного закрытия регулировочного клапана 24.
mix
mix
mix
mix
ref
ref
mix
mix
ref
mix
ref
ref
Температура T температуры в подающей линии и ее заданное значение для всех нагрузочных контуров 6 является одинаковым и устанавливается устройством 10 управления в зависимости от того нагрузочного контура 6, который имеет самую большую относительную длительность D включения, то есть относительно наибольший нагрузочный цикл. Он является нагрузочным контуром 6 с наибольшей потребностью отопления или соответственно охлаждения, так что является целесообразным устанавливать температуру T в подающей линии достаточной для этого нагрузочного контура 6. Остальные нагрузочные контура 6, которые имеют меньшую относительную длительность D включения, имеют соответственно меньшую потребность в энергии, так что установленная температура T в подающей линии для этих нагрузочных контуров также является достаточной. Установка температуры T в подающей линии осуществляется таким образом, что относительная длительность D включения сравнивается с предельным значением или с заданной длительностью D включения. Если относительная длительность D включения превышает заданную длительность D включения, то в случае системы отопления температура T в подающей линии или ее заданное значение повышается, а в случае системы охлаждения температура T в подающей линии или ее заданное значение снижается. Наоборот, в случае, когда относительная длительность D включения спадает ниже заданной длительности D включения, температура T в подающей линии или ее заданное значение в случае системы отопления снижается, а в случае системы охлаждения повышается. Это осуществляется предпочтительным образом пропорционально отклонению длительности D включения от заданной длительности D включения. Альтернативно, изменение также может осуществляться через постоянные интервалы. Заданная длительность D включения в качестве предварительно установленного значения сохраняется в устройстве 10 управления.
1
n
n
mix
ref,n
ref,n
ref
ref
ref
ref,n
ref1
ref2
n
ref
pos,n
На фиг. 5 показано, каким образом отдельные способы регулирования или контура регулирования взаимодействуют. Все вышеописанные контуры регулирования или способы регулирования выполняются предпочтительно непрерывно и одновременно. Первые контуры Rрегулирования, которые показаны на фиг. 5, относятся к регулированию объемного потока для отдельных нагрузочных контуров 6. При этом регулирование осуществляется для каждого нагрузочного контура 6 независимо, то есть для каждого нагрузочного контура 6 разностная температура ΔT (ΔT=T-T, причем T является выходной температурой соответствующего нагрузочного контура, которая регистрируется соответствующим датчиком 28 температуры) сравнивается с заданным значением ΔT разности температур. Индекс n на фиг. 5 обозначает соответствующий нагрузочный контур 6. Также заданное значение ΔT разности температур может для отдельных нагрузочных контуров 6 определяться различным образом и сохраняться в устройстве 10 управления. Альтернативно также возможно, для всех нагрузочных контуров применять то же самое значение ΔT разности температур. Для регулирования, однако, всегда за основу берется фактическая выходная температура T соответствующего нагрузочного контура, то есть для первого нагрузочного контура 6 выходная температура T, для второго нагрузочного контура выходная температура T и т.д. В зависимости от сравнения разностной температуры ΔT с заданным значением ΔT разности температур устройством 10 управления задается степень V открытия для соответствующего регулировочного клапана 24.
2
mix
pos,mix
ref
Второй контур Rрегулирования, который представлен на фиг. 5, относится к вышеописанной установке температуры T в подающей линии посредством управления смесительным клапаном 18. Для этого устройством 10 управления задается управляющий параметр V, который соответствует степени открытия смесительного клапана 18, при этом вышеописанным образом относительная длительность D включения сравнивается с заданной длительностью D включения.
3
4
PU
ref
4
3
ref
pos,n
pos
pos,ref
pos,ref
ref
pos,ref
ref
pu
pu
pu
Третий контур Rрегулирования и четвертый контур Rрегулирования, которые показаны на фиг. 5 и реализованы в устройстве 10 управления, относятся к регулированию разностного давления в циркуляционном насосном агрегате 8. Таким образом, разностное давление H между входом и выходом циркуляционного насосного агрегата 8, то есть между входом и выходом нагрузочного контура 6 регулируется на заданное значение Hразности давлений, что осуществляется в контуре Rрегулирования. В контуре Rрегулирования, кроме того, заданное значение H разности давлений, со своей стороны, регулируется или соответственно устанавливается, что происходит вышеуказанным образом в зависимости от степени V открытия регулировочного клапана 24. Для этого рассматривается регулировочный клапан 24 с наибольшей степенью V открытия и сравнивается с заданной степенью открытия V. Если происходит спадание ниже заданной степени открытия V, то пропорционально повышается заданное значение H разности давлений. Если заданная степень открытия V превышается, то соответственно заданное значение H разности давлений снижается. Как показано на фиг. 5, циркуляционный насосный агрегат 8 имеет регистрирующее устройство 38, которое на основе числа оборотов S и электрической мощности P оценивает или соответственно определяет фактическую разность H давлений.
1
2
3
4
4
pu
1
3
ref
1
Четыре показанных контура R,R, R, R являются в разной степени быстродействующими или соответственно в разной степени инерционными, так что они предпочтительно не взаимодействуют друг с другом, то есть не оказывают влияния друг на друга. Наиболее быстродействующим является контур Rрегулирования, который регулирует разность H давлений в циркуляционным насосном агрегате 8. Следующим по быстродействию контуром регулирования является контур Rрегулирования, который регулирует объемный поток через отдельные нагрузочные контуры 6. Еще более медленным является контур Rрегулирования, который регулирует заданное значение H разности давлений. Этот контур регулирования является настолько медленным, что это регулирование предпочтительно не оказывает влияния на контур Rрегулирования. На фиг. 5 не показаны два других контурарегулирования, а именно, контур регулирования для регулирования температуры помещения за счет включения и отключения нагрузочных контуров 6, а также контур регулирования, который регулирует заданное значение температуры в подающей линии. Эти оба контура регулирования предпочтительно выполнены еще более медленными, чем вышеописанные контуры регулирования, причем тот контур регулирования, который устанавливает заданное значение температуры в подающей линии, предпочтительно является самым медленным контуром регулирования.
mix
Наряду с вышеописанными способами регулирования, устройство 10 управления может выполнять дополнительные функции. Так как устройство 10 управления осуществляет связь с комнатными термостатами 34 и в зависимости от сигналов комнатных термостатов 34 включает нагрузочные контуры 6 за счет открытия регулировочных клапанов 24, то можно в устройстве 10 управления сохранить определенные приоритеты для отдельных нагрузочных контуров 6. Так, например, в системе отопления при большом холоде можно не все нагрузочные контуры 6 активировать одновременно, если предоставляемое от нагревательного котла количество тепла не было бы достаточным. Для нагрева могут сначала включаться приоритетные контуры отопления, как, например, для жилых помещений или ванны, а менее важные нагрузочные контуры 5, например, для обогрева спален, сначала могут оставаться выключенными. При этом устройство 10 управления может самостоятельно определять, что предоставленная в распоряжение мощность нагрева недостаточна, а именно, тогда, когда все регулировочные клапаны 34 открыты, то есть имеют максимальную степень открытия, а разность температур ΔТ между входом 30 и выходом 22 слишком велика. Наоборот, это функционирует соответствующим образом также в случае системы охлаждения. Приоритет нагрузочных контуров 6 может устанавливаться заранее и сохраняться в устройстве 10 управления. Кроме того, устройство 10 управления может быть выполнено таким образом, что оно для обогрева помещений повышает температуру T в подающей линии в течение определенного времени выше обычно желательного заданного значения, которое получается из вышеописанного регулирования, чтобы обеспечить возможность более быстрого нагрева помещений.
Наконец, устройство 10 управления может также иметь функцию диагностики или соответственно содержать модуль диагностики, который диагностирует корректное функционирование регулировочных клапанов 24, а также нагрузочных контуров 6. Так устройство 10 управления может в режиме диагностики по отдельности открывать регулировочные клапаны 24 нагрузочных контуров 6 или увеличивать или уменьшать степень открытия регулировочных клапанов 24, идеальным образом увеличивать до максимума. При этом соответственно только один регулировочный клапан 24, исходя из исходной степени открытия, далее открывается или закрывается, в то время как другие регулировочные клапаны 24 остаются неизменными или закрытыми. Предпочтительным образом, регулировочный клапан 24 проверяемого нагрузочного контура 6 далее открывается. Затем регистрируется расход через циркуляционный насосный агрегат 8, а также разностное давление на циркуляционном насосном агрегате 8, и отсюда определяется гидравлическое сопротивление системы или соответственно изменение гидравлического сопротивления. Устройство 10 управления принимает также информации или соответственно сигналы от циркуляционного насосного агрегата 8, которые указывают расход и разностное давление. Устройство 10 управления сравнивает определенное гидравлическое сопротивление с заданным для системы и сохраненным в устройстве 10 управления максимальным гидравлическим сопротивлением. Если зарегистрированное гидравлическое сопротивление превышает заданное максимальное гидравлическое сопротивление, то это указывает на неисправность, и устройство 10 управления сигнализирует об этой неисправности, так что система может затем проверяться. Если гидравлическое сопротивление перед и после открытия регулировочного клапана 24 сравниваются друг с другом, то, кроме того, можно определить корректное функционирование регулировочного клапана 24. Кроме того, гидравлическое сопротивление может также сравниваться в устройстве 10 управления с минимальным значением. Если произошел спад ниже сохраненного минимального значения, то отсюда также можно сделать вывод о некорректном функционировании.
Описанная функция диагностики может также быть реализована таким образом, что учитывается потеря давления и, тем самым, гидравлическое сопротивление только отдельных нагрузочных контуров 6 или соответственно определяется устройством 10 управления. Это также может осуществляться в циркуляционном насосном агрегате 8 на основе знания характеристики клапанов, расположенных в канале потока, в особенности, обратного клапана 20 и регулировочного клапана 24, с учетом известной степени открытия клапанов 24. Если потери давления клапанов при заданном рабочем состоянии известны, то может таким образом определяться доля общей потери давления, которая имеет место между входом и выходом циркуляционного насоса 8, которая обусловлена соответствующим нагрузочным контуром 6. Соответственно могут также допустимые предельные значения для потери давления или соответственно гидравлического сопротивления устанавливаться для нагрузочного контура 6. То есть, при сравнении с допустимыми пределами учитывается только гидравлическое сопротивление нагрузочного контура, и предельные значения являются предельными значениями для гидравлического сопротивления нагрузочного контура.
Существенные компоненты показанной на фиг. 1 системы отопления предпочтительно встроены в распределительное устройство в форме распределителя системы отопления, как он показан на фиг. 2 и 3. При этом все существенные компоненты, лежащие внутри пунктирного контура на фиг. 1, встроены в распределительное устройство в форме одного конструктивного блока. Так показанный на фиг. 2 и 3 распределитель 40 системы отопления в качестве центрального компонента содержит циркуляционный насосный агрегат 8. Он содержит корпус 42 насоса, в котором размещено поворотное рабочее колесо. Рабочее колесо приводится в действие электрическим приводным двигателем, который размещен в корпусе 44 двигателя или соответственно статора. На противоположном корпусу 42 насоса осевом конце корпуса 44 статора расположена клеммная коробка или соответственно корпус 46 электроники, в котором размещено устройство 10 управления. Корпус 42 насоса имеет впускное отверстие 2, а также выпускное отверстие 4 в форме подсоединений к внешним трубопроводам. Кроме того, в корпусе насоса размещен смесительный клапан 18 и образована смесительная линия 12 с точкой 16 смешивания. Корпус 42 насоса соединен на одной стороне с собственно распределителем 48. Распределитель 48 имеет модуль 50 для отдельных нагрузочных контуров, в данном случае для шести нагрузочных контуров 6. В модулях 50 размещены регулировочные клапаны 24, а также подсоединения, которые образуют входы 30 для нагрузочных контуров 6. Кроме того, каждый модуль 50 имеет подсоединение, которое образует выход 22 для соответствующего нагрузочного контура 6. К подсоединениям, образующим входы 30 и выходы 22, могут подключаться трубопроводы, которые образуют нагрузочные контуры 6, например, трубопроводы системы напольного отопления. В распределителе 48 размещены подводящий трубопровод и обратный трубопровод, которые соединены с корпусом 42 насоса, причем обратный трубопровод соединен с обратной линией 14 в корпусе насоса, а подводящий трубопровод - с выходной стороной циркуляционного насоса 8. Также датчики 26 и 28 температуры встроены в распределитель 48 или корпус 42 насоса. Так предпочтительно только комнатные термостаты 34 с их радиоинтерфейсами 36 образуют внешние компоненты техники регулирования, которые, однако, посредством радиосоединения легко могут быть соединены с также размещенным в корпусе 46 электроники коммуникационным интерфейсом 32 устройства 10 управления. Все другие требуемые электрические и/или электронные компоненты для управления и/или регулирования встроены в распределитель 40 системы отопления как предварительно изготовленный конструктивный блок.
Перечень ссылочных позиций
2 впускное отверстие
4 выпускное отверстие
6 нагрузочные контуры
8 циркуляционный насосный агрегат
10 устройство управления
12 смесительная линия
14 обратная линия
16 точка смешивания
17 ответвление
18 смесительный клапан
20 обратный клапан
22 выходы
24 регулировочный клапан
26 датчик температуры в подающей линии
28 датчики температуры
30 входы
32 коммуникационный интерфейс
34 комнатный термостат
36 радиоинтерфейс
38 регистрирующее устройство
40 распределитель системы отопления
42 корпус насоса
44 корпус статора
46 корпус электроники
48 распределитель
1
2,
3
4
R, R R, R контуры регулирования
mix
T температура в подающей линии
ref,n
T выходная температура
ΔТ разность температур
ref
ΔT заданное значение разности температур
pu
Hразностное давление
ref
Hзаданное значение разности давлений
pos,ref
V заданная степень открытия
pos,mix
V степень открытия смесительного клапана 18
pos,n
V степень открытия регулировочного клапана 24
D относительная длительность включения
ref
Dзаданная длительность включения
z
tвремя цикла
on
tвремя включения
off
tвремя выключения
pu
Sчисло оборотов
pu
Pмощность