УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЕМ
DEVICE FOR CONTROLLING HEAT CONSUMPTION

Изобретение относится к области управления расхода в потоке текучей среды и может быть использовано в системах отопления зданий и сооружений.
Известно устройство для автоматического управления теплопотреблением [RU 2509335 С2, МПК G05D 7/00 (2006.01), опубл. 10.03.2014], выбранное в качестве прототипа, содержащее подающую магистраль, соединенные последовательно ключ, водоструйный элеватор, потребитель тепла со стояковой системой отопления, обратную магистраль, а также блок управления, выход которого подключен ко второму входу ключа. Первый вход циркуляционного насоса связан с обратной магистралью. Второй вход циркуляционного насоса соединен со вторым выходом блока управления. Выход циркуляционного насоса подключен ко второму входу водоструйного элеватора. Устройство содержит «m» блоков измерения температуры теплоносителя на входах в стояки системы отопления потребителя тепла со стояковой системой отопления, где m - количество стояков, входы которых подсоединены к соответствующим «m» выходам с 2-го по (1+m)-й потребителя тепла со стояковой системой отопления. Выходы «m» блоков измерения температуры теплоносителя на входах в стояки системы отопления потребителя тепла со стояковой системой отопления связаны с соответствующими «m» входами с 1-го по m-й блока управления.
Известное устройство обладает низким быстродействием при переходе между режимами работы, так как использованный в нем циркуляционный насос, предназначенный для перемещения теплоносителя, не создает достаточного перепада давления. Кроме того, это устройство не позволяет регулировать скорость перемещения теплоносителя.
Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия при переходе между режимами работы и возможность регулирования скорости перемещения теплоносителя.
Устройство для управления теплопотреблением, также как в прототипе, содержит подающую магистраль, на выходе которой установлен ключ, потребитель тепла со стояковой системой отопления, соединенный с циркуляционным насосом, обратную магистраль, блок управления, выходы которого подключены к ключу, к циркуляционному насосу и к датчику температуры, установленному на входе потребителя тепла.
Согласно изобретению обратный клапан соединен с первым входом напорного насоса, который подключен к балансировочному клапану, выход которого соединен с выходом ключа и первым входом пластинчатого теплообменника, первый выход которого подключен ко входу обратного клапана и к обратной магистрали. Второй выход пластинчатого теплообменника подключен к потребителю тепла. Выход циркуляционного насоса соединен со вторым входом пластинчатого теплообменника. Ко второму входу напорного насоса подключен преобразователь частоты, который соединен с блоком управления. Второй датчик температуры установлен на выходе ключа. Третий датчик температуры установлен на входе обратной магистрали. Выходы второго и третьего датчиков температуры соединены с соответствующими входами блока управления.
В предложенном устройстве напорный насос позволяет создать высокое давление на участке от обратного до балансировочного клапана, вследствие чего возникает перепад давления, больший, чем в прототипе при использовании циркуляционного насоса, что позволяет увеличить скорость перемещения теплоносителя. Использование преобразователя частоты, управляемого блоком управления, позволяет эффективно регулировать скорость перемещения теплоносителя, создаваемую напорным насосом.
На фиг. 1 показана схема устройства для управления теплопотреблением.
Устройство для управления теплопотреблением содержит подающую магистраль 1 (ПМ), на выходе которой установлен ключ 2 (К), обратную магистраль 3 (ОМ), потребитель тепла 4 (ПТ) со стояковой системой отопления. К потребителю тепла 4 (ПТ) подключен циркуляционный насос 5 (ЦН). Первый выход блока управления 6 (БУ) подключен ко второму входу ключа 2 (К). Второй выход блока управления 6 (БУ) подключен к преобразователю частоты 7 (ПЧ), который соединен с первым входом напорного насоса 8 (НН), ко второму входу которого подключен обратный клапан 9 (ОК). Третий выход блока управления 6 (БУ) подключен к циркуляционному насосу 5 (ЦН). Выход напорного насоса 8 (НН) соединен с входом балансировочного клапана 10 (БК), выход которого подключен к выходу ключа 2 (К) и первому входу пластинчатого теплообменника 11 (ТО). Первый выход пластинчатого теплообменника 11 (ТО) подключен ко входу обратного клапана 9 (ОК) и к обратной магистрали 3 (ОМ). Второй выход пластинчатого теплообменника 11 (ТО) подключен к потребителю тепла 4 (ПТ). Выход циркуляционного насоса 5 (ЦН) соединен со вторым входом пластинчатого теплообменника 11 (ТО).
Первый датчик температуры 12 установлен на выходе ключа 2 (К). Второй датчик температуры 13 установлен на входе обратной магистрали 3 (ОМ). Третий датчик температуры 14 установлен на входе потребителя тепла 4 (ПТ). Выходы датчиков 12, 13, 14 соединены с соответствующими входами блока управления 6 (БУ).
В качестве подающей 1 (ПМ) и обратной 3 (ОМ) магистралей использованы подающий и обратный трубопроводы в системе отопления. Ключом 2 (К) служит задвижка с управляемым положением штока. Потребителем тепла 4 (ПТ) являются радиаторы. В качестве циркуляционного насоса 5 (ЦН) использован насос, ротор которого выполнен с рабочим колесом, находящимся в жидком теплоносителе (техническая вода). Использован однофазный преобразователь частоты 7 (ПЧ). Напорный насос 8 (НН) выполнен на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, например, AUTO ADB-35-(8L). Блоком управления 6 (БУ) служит программируемый логический контроллер с преобразователем частоты. В качестве обратного клапана 9 (ОК) использован клапан пластинчатый пружинный муфтовый. Использован балансировочный клапан 10 (БК) динамического типа. Пластинчатым теплообменником 11 (ТО) служит теплообменник для неагрессивных сред. Использованы накладные датчики температуры 12, 13, 14, предназначенные для измерения температуры на трубопроводах и выгнутых поверхностях.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии ключ 2 (К) открыт. Подают теплоноситель из подающей магистрали 1 (ПМ) через ключ 2 (К) к первому входу пластинчатого теплообменника 11 (ТО) и от его первого выхода в обратную магистраль 3 (ОМ). Напорный насос 8 (НН) может быть выключен или продолжать работать на минимальной скорости, чтобы давление, создаваемое скоростью подачи теплоносителя, было равно давлению подачи теплоносителя из подающей магистрали 1 (ПМ).
Обратный клапан 9 (ОК) служит для предотвращения подачи теплоносителя из подающей магистрали 1 (ПМ) через ключ 2 (К), балансировочный клапан 10 (БК) и напорный насос 8 (НН) в обратную магистраль 3 (ОМ).
Блок управления 6 (БУ) при помощи третьего датчика температуры 14 контролирует температуру потребителя тепла 4 (ПТ), а также задает ограничение по скорости вращения циркуляционного насоса 5 (ЦН) в зависимости от потребляемой энергии потребителя тепла 4 (ПТ). На основании данных, полученных от датчиков температуры 12, 13, 14, с помощью блока управления 6 (БУ) подают сигналы управления для преобразователя частоты 7 (ПЧ) для задания величины перепада давления, создаваемого напорным насосом 8 (НН), перемещающего теплоноситель, от напорного насоса 8 (НН) через балансировочный клапан 10 (БК), пластинчатый теплообменник 11 (ТО), обратный клапан 9 (ОК) к напорному насосу 8 (НН).
Через промежуток времени, равный длительности заполнения теплоносителем участка от напорного насоса 8 (НН) через балансировочный клапан 10 (БК), пластинчатый теплообменник 11 (ТО), обратный клапан 9 (ОК) к напорному насосу 8 (НН), блок управления 6 (БУ) дает сигнал преобразователю частоты 7 (ПЧ), который управляя напорным насосом 8 (НН), повышает давление подающей магистрали 1 (ПМ), и теплоноситель циркулирует от выхода напорного насоса 8 (НН) через балансировочный клапан 10 (БК), пластинчатый теплообменник 11 (ТО), обратный клапан 9 (ОК) к напорному насосу 8 (НН). Клапан 2 (К) при этом закрывается. При отдаче достаточного количества тепловой энергии, после окончания периода регулирования подачи теплоносителя, работа устройства переходит в исходное состояние на заполнение теплоносителем участка от напорного насоса 8 (НН) через балансировочный клапан 10 (БК), пластинчатый теплообменник 11 (ТО), обратный клапан 9 (ОК) к напорному насосу 8 (НН) и вывод остывшего теплоносителя от обратного 9 (ОК) через напорный насос 8 (НН) к балансировочному клапану 10 (БК), теплообменник 11 (ТО) в обратную магистраль 3 (ОМ).