СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОДАЧИ ТЕПЛА НА ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЯ

Решение относится к области, связанной с системами регулирования температуры с помощью электрических устройств, и может быть использовано для систем управления процессом подачи тепла на отопление здания на местной ступени регулирования для решения задач энергосбережения.
Известна система автоматического регулирования (CAP) отопления зданий с термостатами на отопительных приборах и с авторегулированием температуры теплоносителя в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) [1], включающая насос, регулятор расхода, датчик температуры подающей воды, датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры обратной воды, а также термостаты на отопительных приборах для локального регулирования температуры в помещениях здания. Особенностью такого технического решения является то, что с помощью центрального авторегулирования расхода теплоносителя в ИТП стабилизируют температуру в системе отопления здания в зависимости от температуры наружного воздуха, а комфортную температуру в помещениях получают с помощью термостатов, расположенных на отопительных приборах.
Недостатком этого технического решения для протяженных в плане зданий является относительно высокая стоимость CAP при реконструкции систем отопления зданий с учетом установки термостатов на отопительных приборах и с использованием центрального авторегулирования температуры теплоносителя в ИТП. Кроме того, при использовании термостатов на отопительных приборах с вертикальной однотрубной системой отопления (основная система отопления зданий, существующая в России) необходимо проводить дополнительные затратные мероприятия, связанные с установкой перемычек на отопительных приборах, чтобы при закрытии термостатов теплоноситель поступал к следующему отопительному прибору.
Прототипом предлагаемой системы управления является CAP отопления здания с учетом климатических факторов [2], состоящая из локального и дополнительного контроллера, основного и дополнительных регулирующих клапанов, циркуляционного насоса и датчиков. При этом CAP содержит два вида контуров - разомкнутый и замкнутые. Регулирование в разомкнутом контуре ведется по текущей температуре наиболее холодного фасада, замкнутые контуры служат для корректировки управляющих
воздействий, подаваемых на фасады в случае поступления дополнительного тепла от солнечного излучения.
Недостаток системы заключается в том, что управление осуществляется без учета динамических характеристик системы по каналу возмущения и управления, что, в силу инерционности объекта, приводит к длительным переходным процессам и неизбежному запаздыванию регулирования по отношению к изменению параметров наружного климата протяженного в плане здания.
Задачей предложенного решения является создание эффективной системы управления процессом подачи тепла на отопление здания со снижением затрат на теплоснабжение и повышением комфортности помещений.
Техническим результатом является обеспечение оптимальной температуры в помещениях здания с учетом динамических характеристик по каналам управления и возмущения.
Этот технический результат достигается тем, что в системе отопления здания с учетом климатических факторов, содержащей разомкнутый контур сдатчиками наружной температуры фасадов, замкнутые контуры с датчиками температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов, блок сравнения, регуляторы, контроллер и сумматоры, в разомкнутый контур системы управления введен блок прогнозирования, который связан через блок сравнения с выходами датчиков наружной температуры со стороны разных фасадов здания и компенсатор, причем выходы датчиков разомкнутого контура через блок сравнения и блок прогнозирования соединены с компенсатором, а выходы датчиков замкнутых контуров соединены с регуляторами.
Обоснование технического результата. Снижение затрат на теплоснабжение здания и повышение комфортности помещений обеспечивается введением блока прогнозирования и компенсатора в разомкнутый контур управления.
Предлагаемая система управления процессом подачи тепла на отопление протяженного в плане здания с двумя выделенными фасадами (приведена на чертеже), включает разомкнутый и замкнутые контуры управления. Разомкнутый контур, предназначенный для регулирования температуры прямого теплоносителя, включает в себя датчики 1, 2 наружной температуры двух фасадов, блок 3 сравнения, блок 4 прогнозирования, компенсатор 5. Замкнутые контуры, предназначенные для корректировки температуры теплоносителя для каждого фасада, включают в себя датчики 6,7 температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов здания, сумматоры 8 и 9 для получения рассогласований и регуляторы 10,11. Выходы датчиков 1 и 2 через блок 3
го
го
сравнения и блок 4 прогнозирования соединены с компенсатором 5, выходы датчиков 6 и 7 соединены через сумматоры 8 и 9 с регуляторами 10 и 11 соответственно. Разомкнутый контур соединен с замкнутыми контурами через сумматоры 12, 13 управляющих воздействий. На чертеже X1зад. и Х2зад. - соответственно, заданные значения температуры 1 и 2 фасадов.
Система работает следующим образом.
Значение наружной температуры со стороны разных фасадов с датчиков 1, 2, проходит через блок 3 сравнения, который выделяет фасад с наименьшей температурой, наименьшая температура поступает в блок 4 прогнозирования, где вычисляется прогнозное значение температуры на интервал времени прогнозирования. Работа данного разомкнутого контура определяет температуру прямого теплоносителя, по прогнозному значению наименьшей температуры наружного воздуха. Замкнутый контур работает следующим образом. Сигналы с датчиков 6 и 7 температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов здания поступают на сумматоры 8 и 9 соответственно, где сравниваются с заданием. Рассогласование подается на вход регуляторов 10, 11 и далее на сумматоры 12 и 13 соответственно, корректируя значение управляющего воздействия на выходе компенсатора 5 для каждого фасада.
В случае одного, трех или более фасадов управление процессом подачи тепла на отопление здания ведется аналогичным образом.
В результате управление осуществляется по прогнозному значению температуры наружного воздуха самого холодного фасада, с коррекцией в случае дополнительного обогрева одного из фасадов.
1. Грановский В.Л. Прижижецкий С.И. Система отопления жилых зданий массового строительства и реконструкции с комплексным автоматизированием теплопотребления// Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК), 2002, №5. - С.66-69.
2. Патент РФ №2247422, G05D 23/19, 2004 г.