АБОНЕНТСКИЙ ВВОД СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к технике теплоснабжения, а именно к централизованному теплоснабжению жилых и, преимущественно, общественных и промышленных зданий.
Известен абонентский ввод системы теплоснабжения здания по способу регулирования температуры воды в системе отопления с элеватором (см. а.с. №1046580, МКл. F24D 3/00, Бюл. №37, 1983 г.), содержащий подающие и обратные трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы.
Недостатком является перерасход сетевой воды в переходные периоды, когда допускается снижение нормировано необходимых температур системы отопления, как-то выходные и праздничные дни, а также нерабочие часы из-за невозможности регулирования количественного поступления теплоносителей через элеватор без изменения его давления, а это, как известно, ухудшает работу элеваторного узла и системы отопления в целом.
Известен абонентский ввод системы теплоснабжения здания (см. патент №2827762 МПК F24D 3/00 2006 г.), содержащий подающий и обратный трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы, при этом элеватор установлен на подающем трубопроводе параллельно задвижке с электроприводом и регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и снабжен регулятором температуры, включающим регулятор температуры воздуха с датчиками температуры внутри и снаружи здания и регулятором температуры воды с датчиком температуры в подающем и обратном трубопроводах, причем регуляторы температуры воздуха и воды содержат взаимосвязанные блоки сравнения, задания, блоки нелинейной обратной связи, электронные и магнитные усилители, соединенные с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода задвижки.
Недостатком является невысокая эффективность регулирования, связанная с анализированном и работой отопительной части системы на основе данных, показывающих мгновенную температуру как в здании, так и наружного воздуха.
Технической задачей является оптимизация системы управления при изменяющихся погодно-климатических условиях, особенно в весенне-зимний период, путем дополнительного ввода прогностического центра в блоке регулятора температур.
Техническим результатом является абонентский ввод системы теплоснабжения здания, содержащий подающий и обратный трубопроводы, элеватор, задвижки, расположенные до и после элеватора, и нагревательные приборы, при этом элеватор установлен на подающем трубопроводе параллельно задвижке с электроприводом и регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт и снабжен регулятором температуры, включающим регулятор температуры воздуха с датчиками температуры внутри и снаружи здания и регулятором температуры воды с датчиком температуры в подающем и обратном трубопроводах, причем регуляторы температуры воздуха и воды содержат взаимосвязанные блоки сравнения, задания, блоки нелинейной обратной связи, электронные и магнитные усилители, соединенные с регулятором скорости вращения в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода задвижки, при этом регулятор температуры воздуха снабжен центром прогнозирования изменений температуры воздуха на ближайшие 4-6 часов, который соединен своим входом с блоком сравнения, а своим выходом с электронным усилителем.
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.
Абонентский ввод системы теплоснабжения здания состоит из подающего 1 и обратного 2 трубопроводов тепловой сети, элеватора 3, задвижек 4 и 5, (подсоединения элеватора 3 к подающему 1 трубопроводу), нагревательных приборов 6 отапливаемого здания 7, задвижки 8 с электроприводом 9, установленной на подающем 1 трубопроводе параллельно элеватору 3 по ходу движения горячей сетевой воды, регулятора температуры 10, который соединен с датчиком температуры воздуха 11 внутри и с датчиком температуры воздуха 12 снаружи здания 7, а также с датчиком температуры воды 13 на подающем 1 и с датчиком температуры воды 14 на обратном 2 трубопроводах тепловой сети. При этом регулятор температуры 10 электрически связан с электроприводом 9 задвижки 8 на подающем 1 трубопроводе, а элеватор 3 трубопроводом 15 соединен с обратным 2 трубопроводом.
Элеватор 3 установлен на подающем трубопроводе 1 параллельно задвижке 8 с электроприводом 9 и регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт и снабжен регулятором температуры 10, включающим регулятор температуры воздуха 17 с датчиком температуры воздуха внутри 11 и датчиком температуры воздуха снаружи 12 отапливаемого здания 7, и регулятором температуры воды 18 с датчиком температуры 13 в подающем 1 и датчиком температуры 14 в обратном 2 трубопроводах. Причем регулятор температуры воздуха 17 и регулятор воды 18 содержат взаимосвязанные блоки сравнения 19 и 20, прогностический центр 29 соединен своим входом с блоком сравнения 20, а своим выходом с электрическим усилителем 26, задания 21 и 22, блоки нелинейной обратной связи 23 и 24, электронные усилители 25 и 26 и магнитные усилители 27 и 28, соединенные с регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропровода 9 задвижки 8.
Абонентский ввод системы теплоснабжения работает следующим образом.
Особенностью эксплуатации системы теплоснабжения здания в осенне-зимний и зимне-весенний период является изменение погодно-климатических параметров (температуры, солнечной радиации, ветровой нагрузки, а так же дождя или снега) приводит к необходимости регулирования подачи теплоносителя в системе теплоснабжения здания, не суточным, а по часовым, с прогнозируемым изменением 4-6 часов, что позволит значительно снизить энергозатраты за счет устранения «перетопа» т.е. избыточной подачи тепла в отапливаемом помещении.
В рабочее время, в зависимости от нормированной температуры внутреннего воздуха в здании 7, синхронно открываются задвижки 4 и 5 до и после элеватора 3 при отрегулированной на заданный расход в подающем 1 трубопроводе горячей воды и открытой задвижке 8 с электроприводом 9 и на нагревательные приборы поступает необходимое количество подмешиваемой воды подающего 1 и оборотного 2 трубопроводов.
Рассмотрим варианты рабочего и не рабочего времени абонентского ввода системы теплоснабжения здания.
При наступлении нерабочего времени или выходных и праздничных дней для снижения расхода горячей воды тепловой сети с допустимым уменьшением температуры воздуха внутри здания 7 от датчика температуры воздуха 11 поступает сигнал в регулятор температуры 10, а именно в регулятор температуры воздуха 17, который в блоке сравнения 22 согласуется с сигналом от датчика температуры 12 наружного воздуха и становится большим, чем сигнал блока здания 22. В результате на выходе блока сравнения 20 появляется сигнал отрицательной полярности, который поступает в центр погодного прогнозирования 29, данные обрабатываются в программе, которая и дает прогноз температуры на ближайшие 4-6 часов, после чего сигнал поступает на вход электрического усилителя 26 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 24. Сигнал с выхода электронного усилителя 26 поступает на вход магнитного усилителя 28, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт электропривода 9 задвижки 8. Отрицательная полярность сигнала электронного усилителя 26 вызывает уменьшение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 28. В результате момент, передаваемый регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 9 на задвижку 8, уменьшается, прикрывая задвижку 8.
В результате по подающему 1 трубопроводу поступает меньшее количество горячей воды тепловой сети и в суммарный поток для нагревательных приборов 6 поступает большее количество воды из обратного 2 трубопровода, т.к. элеватор 3 остается под стабильным перепадом давления и температура воздуха внутри отапливаемого здания 7 уменьшается.
При переходе к рабочим часам осуществляется увеличение температуры воздуха внутри здания 7 до необходимой нормированной температуры. От датчика температуры воздуха 11 поступает сигнал в регулятор температуры 10, а именно в регулятор температуры воздуха 17, который в блоке сравнения 22 согласуется с сигналом от датчика температуры 12 наружного воздуха и становится большим, чем сигнал блока здания 22. В результате на выходе блока сравнения 20 появляется сигнал положительной полярности, который поступает в центр погодного прогнозирования 29, данные обрабатываются в программе, которая и дает прогноз температуры на ближайшие 4-6 часов, после чего сигнал поступает на вход электрического усилителя 26 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 24. Сигнал с выхода электронного усилителя 26 поступает на вход магнитного усилителя 28, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 9 задвижки 8. Положительная полярность сигнала электронного усилителя 26 вызывает увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 28. В результате, момент, передаваемый, регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 9 на задвижку 8, увеличивается, открывая ее для обеспечения поступления большего количества горячей воды тепловой сети с температурой, регистрируемой датчиком 13 на подающем 1 трубопроводе.
Регулятор температуры воздуха 17 периодически опрашивает датчик температуры воздуха 12 снаружи здания 7, не допуская уменьшение температуры воздуха внутри помещения ниже допустимой, и на основании соотношения сигналов, поступающих от датчика температуры 11 внутри и датчика температуры 12 снаружи здания, постоянно через регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт воздействует на электропривод 9 задвижки 8, приоткрывая или прикрывая ее для плавного регулирования поступающей горячей воды по подающему 1 трубопроводу тепловой сети при стабильной работе элеватора 3. В результате достигается снижение энергозатрат тепловой сети на теплоснабжение в нерабочие часы, праздничные и выходные дни.
Изменение температуры горячей воды в подающем 1 трубопроводе регистрируется датчиком температуры 13, изменение температуры охлажденной воды в обратном 2 трубопроводе регистрируется датчиком температуры 14. От датчика температуры 13 сигнал поступает регулятор температуры 10, а именно в регулятор температуры воды 18, где в блоке сравнения 19 согласуется с сигналом от датчика температуры 14 и в зависимости от соотношения температур воды в подающем 1 и в обратном 2 трубопроводах становится большим или меньшим, чем сигнал блока задания 21. В результате, на выходе блока сравнения 19 появляется сигнал отрицательной или положительной полярности, который поступает на вход электронного усилителя 25 одновременно с сигналом нелинейной обратной связи блока 23. С выхода электронного усилителя 25 сигнал поступает на вход магнитного усилителя 27, где усиливается по мощности, выпрямляется и поступает на регулятор скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт привода 9 задвижки 8. Отрицательная или положительная полярность сигнала электронного усилителя 25 вызывает уменьшение или, соответственно, увеличение тока возбуждения на выходе магнитного усилителя 27. В результате, момент, передаваемый регулятором скорости вращения 16 в виде блока порошковых электромагнитных муфт от электропривода 9 на задвижку 8, уменьшает или, соответственно, увеличивает ее открытие, т.е. осуществляет регулирование теплоснабжения здания 7, поддерживая температурный график с экономией тепловой энергии, что приводит к снижению расчетного расхода воды на 20÷25% за счет оптимизации подачи тепла на нагревательные приборы 6 в различные периоды отопления здания 7.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что Информация с температурного датчика воздуха поступает в особый центр прогнозирования, где температурные данные анализируются и на основе полученной информации делается прогноз погоды на 4-6 часов, что позволяет повысить эффективность регулирования абонентского ввода системы теплоснабжения здания, благодаря оптимизации системы управления при изменяющихся погодно-климатических условиях.