Система управления процессом подачи тепла на отопление здания

Решение относится к области, связанной с системами регулирования температуры с помощью электрических устройств.

Система предназначена для упреждающего управления процессом подачи тепла на отопление здания с учетом динамических характеристик объекта по каналу возмущения и управления и служит для повышения комфортности помещений здания и решения задач энергосбережения. Цель-снижение затрат на теплоснабжение здания с повышением комфортности помещений. Система содержит датчики, блок сравнения, блок прогнозирования, компенсатор, регуляторы и сумматоры и состоит из разомкнутого и замкнутых контуров управления. Разомкнутый контур предназначен для регулирования температуры прямого теплоносителя по прогнозной температуре наружного воздуха самого холодного фасада. Замкнутые контуры предназначены для корректировки управляющего воздействия, поступающего от компенсатора на каждый фасад, на основе отклонения температуры в контрольных помещениях от заданной. Блок прогнозирования и компенсатор предназначены для учета в системе управления динамических характеристик объекта по каналу управления и возмущения. За счет этого повышается качество работы разомкнутого контура системы управления.

Система управления адаптирована к применению в составе систем автоматизации протяженных в плане зданий на местной ступени регулирования.

1с.п.ф-лы,1илл.

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

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^го и 2^го 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.

Система управления процессом подачи тепла на отопление здания, содержащая разомкнутый контур с датчиками наружной температуры двух фасадов, замкнутые контуры с датчиками температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов, блок сравнения, регуляторы, контроллер и сумматоры, отличающаяся тем, что 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.