СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ОТОПИТЕЛЬНОЙ ПАНЕЛИ В СИСТЕМЕ НАПОЛЬНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОТОПЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
CONTROL METHOD OF TEMPERATURE DISTRIBUTION ALONG HEATING PANEL IN SYSTEM OF FLOOR HYDRAULIC HEATING, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области контроля, регулирования и управления системами конвективного теплообмена и может использоваться в системе жилищно-коммунального хозяйства.
Известен способ бетонирования монолитных железобетонных перекрытий и устройство для его осуществления (патент РФ №2233405, F24D 3/14, F24D 5/10, E04B 5/48, 2002 г.), который включает размещение внутри отопительной панели труб, заполнение труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, и создание потока жидкости в трубах.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности контроля и управления процессом нагрева отопительной панели, что не позволяет обеспечить желаемую температуру «теплого пола» с необходимыми точностью и надежностью.
Наиболее близким к заявляемому является «Способ управления системой с большой теплоемкостью» (патент РФ №2376530, F24D 3/12, 2007 г.), принятый за прототип, заключающийся в размещении внутри отопительной панели труб, заполнении труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, создании потока жидкости в трубах, определении разности между желаемой температурой и фактической температурой отопительной панели и коррекции объема подаваемой в трубы жидкости для обеспечения желаемой температуры отопительной панели.
Недостатки указанного способа заключаются в недостаточной точности вследствие косвенного определения температуры отопительной панели и в невозможности локального управления температурой заданного участка отопительной панели.
Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении точности и надежности управления температурой отопительной панели, а также в расширении технических возможностей.
Технический результат достигается тем, что в способе управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления, включающем размещение внутри отопительной панели труб, заполнение труб жидкостью, температура которой отличается от температуры отопительной панели, создание потока жидкости в трубах, определение разности между желаемой температурой и фактической температурой отопительной панели и коррекцию объема подаваемой в трубы жидкости для обеспечения желаемой температуры отопительной панели, устанавливают на отопительной панели реперные точки контроля температуры отопительной панели, устанавливают период регулирования объема подаваемой в трубы жидкости, подачу жидкости в трубы осуществляют в каждом периоде в форме импульса, длительностью, меньшей или равной периоду регулирования объема подаваемой в трубы жидкости, длительность импульса корректируют с учетом соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели, а фактическую температуру отопительной панели измеряют в реперных точках контроля температуры. На внешней поверхности отопительной панели выделяют участок локального управления температурой отопительной панели, для выделенного участка отопительной панели по топологической схеме размещения труб в отопительной панели определяют длины отрезков труб, размещенных на выделенном участке отопительной панели, для каждого отрезка трубы, начиная с наиболее удаленного от точки подачи жидкости в трубы, рассчитывают необходимую длительность импульса подаваемой в трубы жидкости и время доставки импульса подаваемой в трубы жидкости к заданному отрезку трубы от точки подачи жидкости в трубы, а период регулирования объема подаваемой в трубы жидкости определяют как разность времен доставки импульсов подаваемой в трубы жидкости к смежным отрезкам трубы, при этом доставку импульсов подаваемой в трубы жидкости к отрезкам трубы осуществляют циркуляцией жидкости в трубах, а время циркуляции в каждом периоде регулирования объема подаваемой в трубы жидкости определяют как разность между периодом регулирования объема подаваемой в трубы жидкости и длительностью импульса подаваемой в трубы жидкости.
Устройство для управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления содержит отопительную панель с встроенным в нее трубопроводом, подающую магистраль, подсоединенную через ключ к входу трубопровода, обратную магистраль, связанную с выходом трубопровода, циркуляционный насос, обратный клапан, блок управления, шину последовательного интерфейса и датчики температуры, размещенные в реперных точках отопительной панели. Выход трубопровода через последовательно соединенные обратный клапан и циркуляционный насос подключены к входу трубопровода. Датчики температуры по шине последовательного интерфейса подсоединены к входу блока управления. Первый выход блока управления соединен с вторым входом ключа, а второй выход блока управления связан с вторым входом циркуляционного насоса.
На фиг.1 приведена блок-схема для управления распределением температуры по отопительной панели в системе напольного гидравлического отопления.
Устройство содержит отопительную панель 1 с встроенным в нее трубопроводом 2, подающую магистраль 3, подсоединенную через ключ 4 к входу трубопровода 2, обратную магистраль 5, связанную с выходом трубопровода 2, циркуляционный насос 6, обратный клапан 7, блок управления 8, шину последовательного интерфейса 9 и датчики температуры 10 - 15, размещенные в реперных точках отопительной панели 1. Выход трубопровода 2 через последовательно соединенные обратный клапан 7 и циркуляционный насос 6 подключен к входу трубопровода 2. Датчики температуры 10-15 по шине последовательного интерфейса 9 подсоединены к входу блока управления 8. Первый выход блока управления 8 соединен с вторым входом ключа 4, а второй выход блока управления 8 связан с вторым входом циркуляционного насоса 6.
Реализующее способ устройство работает следующим образом.
и
и
ж
п
и
Предварительно в блоке управления 8 задается период регулирования T объема подаваемой в трубы жидкости и длительность импульса t подачи жидкости в трубопровод 2. Блок управления 8 замыкает на время, равное длительности импульса t, ключ 4 и жидкость с температурой Θ из подающей магистрали 3 поступает в трубопровод 2, обеспечивая изменение температуры Θ отопительной панели 1, и возвращается в обратную магистраль 5. По истечении времени, равного длительности импульса t, ключ 4 размыкается, и подача жидкости в трубопровод 2 прекращается, а по завершении периода регулирования Т объема подаваемой в трубы жидкости процесс подачи жидкости из подающей магистрали 3 в трубопровод 2 возобновляется. Обратный клапан 7 исключает связь прямой магистрали 3 с обратной магистралью 5.
п
п
и
п
Датчики температуры 10-15, размещенные в реперных точках отопительной панели 1, измеряют фактическую температуру отопительной панели 1 Θ и по шине последовательного интерфейса 9 передают информацию в блок управления 8. Блок управления 8 с учетом соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели 1 Θ осуществляет коррекцию длительности импульса t подачи жидкости в трубопровод 2 с целью обеспечения желаемой температуры отопительной панели 1 Θ.
ж
п
и
п.
ж
п
и
п
Если обеспечивается нагрев отопительной панели 1 (Θ>Θ), то с увеличением длительности импульса t подачи жидкости в трубопровод 2 увеличивается и фактическая температура отопительной панели 1 ΘПри охлаждении (кондиционировании) отопительной панели 1 (Θ<Θ) с увеличением длительности импульса t подачи жидкости в трубопровод 2 фактическая температура отопительной панели 1 Θ уменьшается.
п
i
i
При необходимости локального регулирования температуры отопительной панели 1 Θ на участке 16 отопительной панели 1 предварительно по топологической схеме размещения труб в отопительной панели 1 определяются длины n отрезков труб l (i=1÷n), размещенных на выделенном участке 16 отопительной панели 1 и длины трубы L от входа трубопровода 2 до конца i-го отрезка трубы.
На фиг.2 представлена линейная схема трубопровода 2 отопительной панели 1.
п
Измерение температуры отопительной панели 1 Θ на участке 16 отопительной панели 1 осуществляется датчиком температуры 11 в соответствующей реперной точке.
дi
Время доставки Т импульса подаваемой в трубы жидкости к i-му отрезку трубы от входа в трубопровод 2 с линейной скоростью жидкости v в трубопроводе 2 определяется соотношением
<mrow><msub><mi>Т</mi><mrow><mi>д</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>L</mi><mi>i</mi></msub><mo>/</mo><mi>v</mi><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
иi
Длительность i-го импульса t подачи жидкости в трубопровод 2:
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>и</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>l</mi><mi>i</mi></msub><mo>/</mo><mi>v</mi><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Период регулирования:
<mrow><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>д</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>Т</mi><mrow><mi>д</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
цi
Время циркулирования для i-го импульса t:
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>ц</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>и</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
На участке 16 отопительной панели 1 три отрезка труб трубопровода 2.
и1
ц1
и2
ц2
и3
ц3
п
Вначале блок управления 8 замыкает ключ 4 на время t и в трубопровода 2 подается первый импульс жидкости, после чего ключ 4 размыкается и блок управления 8 включает циркуляционный насос 6 на время t, который продвигает первый импульс жидкости в трубопровод. Затем блок управления 8 замыкает ключ 4 на время t и в трубопровод 2 подается второй импульс жидкости, после чего ключ 4 размыкается и блок управления 8 включает циркуляционный насос 6 на время t, обеспечивая продвижение первого и второго импульсов жидкости в трубопровод 2. Наконец, блок управления 8 замыкает ключ 4 на время t и в трубопровод 2 подается второй импульс жидкости, после чего ключ 4 размыкается и блок управления 8 включает циркуляционный насос 6 на время t, в результате чего все три импульса жидкости перемещаются по трубопроводу 2 и оказываются в заданных отрезках трубы на участке 16 отопительной панели 1. После этого блок управления 8 отключает циркуляционный насос 6 и контролирует процесс изменения фактической температуры отопительной панели 1 Θ на участке 16 отопительной панели 1.
п
п
Коррекция фактической температуры отопительной панели 1 Θ на участке 16 отопительной панели 1 осуществляется формированием импульсов жидкости либо дополнительной циркуляцией жидкости в зависимости от соотношения желаемой температуры и фактической температуры отопительной панели 1 Θ на участке 16 отопительной панели 1.
Таким образом, реализация предложенных способа и устройства позволяет обеспечить высокую точность и надежность управления температурой отопительной панели, а также расширяет технические возможности локального регулирования температуры отдельных участков отопительной панели.