Автоматическое регулирование температуры теплоносителя - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Автоматическое регулирование температуры теплоносителя

Система автоматического регулирования тепла (САРТ)

ООО «ТелеСистемы» предлагает внедрение системы автоматического регулирования теплопотребления (САРТ) с целью обеспечения рационального использования тепловой энергии и создания комфортных условий для проживания и работы.

Каждый из нас не раз замечал, что в периоды потепления батареи в здании еще долго остаются такими же горячими, как в холода. К сожалению, централизованная система отопления в нашей стране характеризуется инерционностью: коррекция температуры теплоносителя на источнике теплоты производится с заметным отставанием. Более того, централизованная система всегда ориентирована на среднего потребителя, в результате чего в зданиях, расположенных ближе к источнику теплоты, всегда наблюдаются завышенные параметры теплоносителя. Стремясь обеспечить себе комфортные условия для проживания и работы, мы открываем форточки, и тепло, за которое мы платим, уходит на улицу. А следовательно, здесь и кроется источник экономии энергоресурсов.

Сэкономить на теплопотреблении можно установив в индивидуальном теплопункте здания систему автоматического регулирования температуры теплоносителя (САРТ). Она предназначена для регулирования теплопотребления путем увеличения или уменьшения потока теплоносителя в здание в зависимости от его реальных потребностей в данный момент.

Основные задачи САРТ:

  1. Устранение подачи на объект теплоносителя с завышенными («перетопы») и с заниженными параметрами, при этом регулирование параметров теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха происходит с минимальной инерцией -САРТ выполняет коррекцию мгновенно.
  2. Регулирование температуры теплоносителя в обратном трубопроводе теплосети для исключения применения штрафных санкций со стороны энергоснабжающих организаций за превышение данной температуры. САРТ позволяет ограничить забор теплоносителя из сети и запустить его из обратного трубопровода повторно в систему отопления. И так до тех пор, пока его температура не достигнет нормы.
  3. Экономия тепловой энергии за счет понижения температуры теплоносителя в ночные часы, а также в выходные и праздничные дни. Например, если цех работает в три смены без выходных, то данный режим не применим, если же в ночные часы и в выходные (праздничные) дни персонал в цехе отсутствует, то есть возможность снижать температуру теплоносителя на это время.
  4. Поддержание заданного температурного режима в здании по датчикам, размещенным в контрольных помещениях. Это не даст экономии, но обеспечит комфортные условия для проживания и работы. Сложность заключается в подборе контрольного помещения для установки датчика с учетом того, что температура в нем будет влиять на климат во всем здании. Используется, как правило, для объектов с четко определенным контрольным помещением, где необходимо обеспечить наибольший комфорт с непостоянным расписанием: кинотеатры, бассейны и т.д.

Также в системе, разработанной нашими специалистами, предусматривается техническая возможность выдачи сигналов в единый диспетчерский центр о выходе регулируемых параметров за пределы регулирования. Это значительно повышает ее надежность и минимизирует вероятность отказа системы и оборудования.

Выгода от внедрения САРТ

Стоимость создания САРТ (проектирование, монтаж и сдача в ЭСО) специалистами ООО «ТелеСистемы» согласно прайс-листу – от 250 тысяч рублей.

Рассчитанные нами усредненные величины возможной экономии потребления тепловой энергии с помощью применения всех алгоритмов модуля САРТ:

    применение погодного регулирования

16%,
применение регулирования по расписанию

Итого: суммарная экономия составляет около 38%.

Помимо экономии и комфортных условий проживания внедрение САРТ обеспечивает балансировку системы отопления, увеличивает срок эксплуатации оборудования системы теплоснабжения, повышает привлекательность дома и обеспечивает исполнение требований законодательства по энергосбережению.

Состав системы регулирования

САРТ представляет собой систему из датчиков температуры, регулирующего клапана, насосов, контроллера и аппаратуры связи (в случае, если требуется дистанционное управление системой).С помощью устанавливаемых датчиков анализируется температура снаружи и внутри дома, а также температура в подающем и обратном трубопроводе. Эти данные передаются в контроллер шкафа управления. Контроллер анализирует показания датчиков и выдает команду на регулирующий клапан в соответствии с заданным графиком.

Блок управления позволяет:

  • задавать температурный режим управления для каждого дня недели с учетом рабочего и нерабочего времени;
  • автоматически поддерживать заданный режим регулирования подачи теплоносителя;
  • корректировать температурный режим и календарь при переносе рабочих и выходных дней;
  • задавать программно конфигурацию системы регулирования тепла из набора типовых схем.
  • графики подающей магистрали объекта;
  • графики обратной магистрали объекта;
  • часовые графики режима работы регулятора;
  • нормируемая температура помещения;
  • нормируемая температура на выходе бойлера;
  • характеристики клапанов и гидравлики; режимы работы насоса.

Система автоматического регулирования тепла устанавливается на существующие трубопроводы.

Стоимость САРТ и срок ее окупаемости определяются после заполнения опросного листа Заказчиком и обработки его специалистами ООО «ТелеСистемы». По опыту нашей компании инвестиции жильцов окупаются от 1 – до 1,5 отопительных периодов, при этом срок службы оборудования при его правильной эксплуатации не менее 15 лет.

Специалисты компании «ТелеСистемы» имеют многолетний опыт установки САРТ. Мы используем надежное оборудование известных производителей, таких как Danfoss, Wilo, Grundfoss и др. Обращайтесь, и мы поможем подобрать для Вас оптимальный вариант. Предварительное обследование – бесплатно.

Дополнительно рекомендуем устанавливать в теплопункте модуль коммерческого учета потребляемой тепловой энергии. Его установка позволит расплачиваться за реальное теплопотребление, а не расчетное, и таким образом снизить расходы на отопление.

Исходя из опыта установки модулей учета тепла средняя экономия в течение отопительного периода составляет:

  1. в жилых кирпичных домах (с учетом прекращения оплаты сверхнормативных потерь) – до 40%;
  2. на объектах социального назначения (школы, детские сады, больницы, санатории и пр.) – до 40%;
  3. в жилых панельных домах – до 35%;
  4. в офисных зданиях и административно-бытовых корпусах – до 25%;
  5. в зданиях промышленного назначения (производственные цеха, теплые склады и пр.) – до 20%.

Комплексный подход к энергосбережению

– Проведение энергетических обследований: от экспресс-обследования до углубленного энергетического обследования, от аудита продукции и технологического процесса до аудита группы предприятий.

– Формирование Программ энергосбережения как для отдельного предприятия, так и для региона по результатам энергетических обследований.

– Реализация Программ энергосбережения: от установки приборов учета энергоресурсов до санации зданий.

Особое место в линейке продуктов компании занимает ряд комплексных продуктов, нацеленных на автоматизацию учета и управления энергоресурсами на основе ПО “Bee.Net”, разработанного специалистами компании.

© ООО «ТелеСистемы»
Адрес: 620028, Екатеринбург, ул. Мельникова, д. 20
Тел./факс: +7 (343) 383-45-74

Блог об энергетике

энергетика простыми словами

Регулирование температуры теплоносителя

В этой статье я хочу рассказать каким образом и на основании чего производится регулирование температуры теплоносителя. Не думаю, что данная статья будет полезна или интересна работникам теплоэнергетики, так как ничего нового они из нее не почерпнут. А вот обычным гражданам она, надеюсь, окажется полезной.

4.11.1. Режим работы теплофикационной установки электростанции и районной котельной (давление в подающих и обратных трубопроводах и температура в подающих трубопроводах) должен быть организован в соответствии с заданием диспетчера тепловой сети.

Температура сетевой воды в подающих трубопроводах в соответствии с утвержденным для системы теплоснабжения температурным графиком должна быть задана по усредненной температуре наружного воздуха за промежуток времени в пределах 12 — 24 ч, определяемый диспетчером тепловой сети в зависимости от длины сетей, климатических условий и других факторов.

Температурный график разрабатывается для каждого города, в зависимости от местных условий. В нем четко определено какая должна быть температура сетевой воды в тепловой сети при конкретной температуре наружного воздуха. Например, при -35° температура теплоносителя должна быть 130/70. Первая цифра определяет температуру в подающем трубопроводе, вторая — в обратном. Задает эту температуру диспетчер тепловых сетей для всех теплоисточников (ТЭЦ, котельные).

Правила допускают отклонения от заданных параметров:

4.11.1. Отклонения от заданного режима за головными задвижками электростанции (котельной) должны быть не более:

  • по температуре воды, поступающей в тепловую сеть, ±3%;
  • по давлению в подающих трубопроводах ±5%;
  • по давлению в обратных трубопроводах ±0,2 кгс/см2 (±20 кПа).

4.12.36. Для водяных систем теплоснабжения в основу режима отпуска тепла должен быть положен график центрального качественного регулирования. Допускается применение качественно-количественного и количественного графиков регулирования отпуска тепла при необходимом уровне оснащения источников тепловой энергии, тепловых сетей и систем теплопотребления средствами автоматического регулирования, разработке соответствующих гидравлических режимов.

При наличии нагрузки горячего водоснабжения минимальная температура воды в подающем трубопроводе сети должна быть:

  • для закрытых схем не ниже 70°С;
  • для открытых схем горячего водоснабжения не ниже 60°С.

Этой весной мне позвонил один мужик и стал мне рассказывать как жарко у него дома и, что приходится и днем и ночью держать окна открытыми и т. д. и т. п. На улице, действительно, было уже тепло, но постановления об окончании отопительного сезона еще не было. Я пытался ему объяснить, что прохладнее батареи не станут, т. к. на выходе из котельной температура теплоносителя составляет минимальные 70°С, согласно правилам. Мои доводы разбивались о стену непонимания этого «разогретого парня». Живет он недалеко от котельной, поэтому получал тепловую энергию практически без потерь. Я искренне сочувствовал ему, так как сам страдал от жары в квартире, но слушать меня он не хотел. «Убавьте температуру и точка!» Помочь я ему не мог, только и посоветовал обратиться к своим жилищникам, чтобы они «прижали» отопление в доме.

С такой проблемой люди сталкиваются в начале (в конце) отопительного сезона, т. к. на улице еще бывают (уже стали) теплые деньки, а батареи «жарят» по-полной. Как с этим можно бороться я рассказывал в статье «Регулирование температуры отопительных радиаторов (батарей)».

Так что, дорогие граждане, не пытайтесь как-то воздействовать на тепловые сети, если вам стало очень жарко весной. Они ничего для вас не сделают, т. к. не имеют ни права ни возможности. Жалуйтесь в администрацию, тогда, возможно, они прикажут прекратить отопительный сезон раньше. Но помните, что весной температура на улице изменчива и, если сегодня тепло и вы добились отключения отопления, то завтра может стать очень холодно, а отключать оборудование гораздо быстрее, чем включать его в работу.

Читайте также:  Как правильно установить автоматический выключатель

Теперь поговорим о том, как бывает холодно в квартире зимой, особенно когда основательно «подморозит». Если в квартире холодно, то кто обычно виноват? Правильно — тепловые сети! Так думают большинство граждан. Отчасти, они правы, но не все так просто.

Начнем с того, что в сильные морозы газоснабжающие организации могут ввести ограничение на поставки газа. Из-за этого котельным приходится поддерживать температуру теплоносителя «сколько получится». Как правило, градусов на 10 ниже, чем заложено в температурном графике. Электростанциям проще — они переходят на сжигание мазута, а котельным, которые зачастую стоят чуть ли не посреди жилых кварталов, жечь мазут разрешают только в аварийных случаях (например, полное прекращение газоснабжения), чтобы люди не замерзли совсем. Из-за ограничений поставок газа могут даже отключить горячую воду, чтобы снизить расходы теплоносителя и тем самым поддерживать температуру в системах отопления на нужном уровне. Так что не удивляйтесь в случае чего.

Также причиной того, что зимой в квартирах холодно, является высокая степень изношенности самих тепловых сетей, а в частности тепловой изоляции трубопроводов. В результате, в дома, которые находятся довольно далеко от теплоисточника теплоноситель «доходит» уже порядком остывший.

Ну и последняя причина, о которой я расскажу — это неудовлетворительная теплоизоляция самих квартир и домов. Щели в окнах, дверях, отсутствие теплоизоляции самого дома — все это приводит к тому, что тепло уходит в окружающую среду и нам холодно. Эту причину устранить можете вы сами. Установите новые окна, сделайте теплоизоляцию квартиры, поменяйте радиаторы отопления на новые, ведь со временем чугунные батареи забиваются и теплоотдача значительно снижается. Кстати, если покрасить батарею в черный цвет, то она будет греть лучше. Это не шутка, опыты подтверждают этот факт.

Ну вот, кажется, и все, что я хотел рассказать в этой статье. Так же хочу оговориться, что я писал статью, основываясь во многом на личном опыте. В разных регионах нашей страны ситуация может быть разной и в корне отличаться от того, что я тут понаписал. Но в целом, думаю, обстановка схожа. По крайней мере в крупных городах.

Системы автоматического регулирования температуры

По принципу регулирования все системы автоматического регулирования подразделяются на четыре класса.

1. Система автоматической стабилизации – система, в которой регулятор поддерживает постоянным заданное значение регулируемого параметра.

2. Система программного регулирования – система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра по заранее заданному закону (во времени).

3. Следящая система – система, обеспечивающая изменение регулируемого параметра в зависимости от какой-либо другой величины.

4. Система экстремального регулирования – система, в которой регулятор поддерживает оптимальное для изменяющихся условий значение регулируемой величины.

Для регулирования температурного режима электронагревательных установок применяются в основном системы двух первых классов.

Системы автоматического регулирования температуры по роду действия можно разделить на две группы: прерывистого и непрерывного регулирования.

Автоматические регуляторы систем автоматического регулирования (САР) по функциональным особенностям разделены на пять типов: позиционные (релейные), пропорциональные (статические), интегральные (астатические), изодромные (пропорционально-интегральные), изодромные с предварением и с первой производной.

Позиционные регуляторы относятся к прерывистым САР, а остальные типы регуляторов – к САР непрерывного действия. Ниже рассмотрены основные особенности позиционных, пропорциональных, интегральных и изодромных регуляторов, имеющих наибольшее применение в системах автоматического регулирования температуры.

Функциональная схема автоматического регулирования температуры (рис. 1) состоит из объекта регулирования 1, датчика температуры 2, программного устройства или задатчика уровня температуры 4, регулятора 5 и исполнительного устройства 8. Во многих случаях между датчиком и программным устройством ставится первичный усилитель 3, а между регулятором и исполнительным устройством – вторичный усилитель 6. Дополнительный датчик 7 применяется в изодромных системах регулирования.

Рис. 1. Функциональная схема автоматического регулирования температуры

В качестве датчиков температуры применяются термопары, термосопротивления (термисторы) и термометры сопротивления. Наиболее часто используются термопары. Более подробно про них смотрите здесь: Термоэлектрические преобразователи (термопары)

Позиционные (релейные) регуляторы температуры

Позиционными называют такие регуляторы, у которых регулирующий орган может занимать два или три определенных положения. В электронагревательных установках применяются двух- и трехпозиционные регуляторы. Они просты и надежны в эксплуатации.

На рис. 2 показана принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха.

Рис. 2. Принципиальная схема двухпозиционного регулирования температуры воздуха: 1 – объект регулирования, 2 – измерительный мост, 3 – поляризованное реле, 4 – обмотки возбуждения электродвигателя, 5 – якорь электродвигателя, 6 – редуктор, 7 – калориф.

Для контроля температуры в объекте регулирования служит термосопротивление ТС, включенное в одно из плеч измерительного моста 2. Величины сопротивлений моста подбираются таким образом, чтобы при заданной температуре мост был уравновешен, то есть напряжение в диагонали моста равнялось нулю. При повышении температуры поляризованное реле 3, включенное в диагональ измерительного моста, включает одну из обмоток 4 электродвигателя постоянного тока, который с помощью редуктора 6 закрывает воздушный клапан перед калорифером 7. При понижении температуры воздушный клапан полностью открывается.

При двухпозиционном регулировании температуры количество подаваемого тепла может устанавливаться только на двух уровнях – максимальном и минимальном. Максимальное количество тепла должно быть больше необходимого для поддержания заданной регулируемой температуры, а минимальное – меньше. В этом случае температура воздуха колеблется около заданного значения, то есть устанавливается так называемый автоколебательный режим (рис. 3, а).

Линии, соответствующие температурам τ н и τ в, определяют нижнюю и верхнюю границы зоны нечувствительности. Когда температура регулируемого объекта, уменьшаясь, достигает значения τ н количество подаваемого тепла мгновенно увеличивается и температура объекта начинает возрастать. Достигнув значения τ в, регулятор уменьшает подачу тепла, и температура понижается.

Рис. 3. Временная характеристика двухпозиционного регулирования (а) и статическая характеристика двухпозиционного регулятора (б).

Скорость повышения и понижения температуры зависит от свойств объекта регулирования и от его временной характеристики (кривой разгона). Колебания температуры не выходят за границы зоны нечувствительности, если изменения подачи тепла сразу вызывают изменения температуры, то есть если отсутствует запаздывание регулируемого объекта .

С уменьшением зоны нечувствительности амплитуда колебаний температуры уменьшается вплоть до нуля при τ н = τ в. Однако для этого требуется, чтобы подача тепла изменялась с бесконечно большой частотой, что практически осуществить чрезвычайно трудно. Во всех реальных объектах регулирования имеется запаздывание. Процесс регулирования в них протекает примерно так.

При понижении температуры объекта регулирования до значения τ н мгновенно изменяется подача тепла, однако из-за запаздывания температура некоторое время продолжает снижаться. Затем она повышается до значения τ в, при котором мгновенно уменьшается подача тепла. Температура продолжает еще некоторое время повышаться, затем из-за уменьшенной подачи тепла температура понижается, и процесс повторяется вновь.

На рис. 3, б приведена статическая характеристика двухпозиционного регулятора . Из нее следует, что регулирующее воздействие на объект может принимать только два значения: максимальное и минимальное. В рассмотренном примере максимум соответствует положению, при котором воздушный клапан (см. рис. 2) полностью открыт, минимум – при закрытом клапане.

Знак регулирующего воздействия определяется знаком отклонения регулируемой величины (температуры) от ее заданного значения. Величина регулирующего воздействия постоянна. Все двухпозиционные регуляторы обладают гистерезисной зоной α , которая возникает из-за разности токов срабатывания и отпускания электромагнитного реле.

Пропорциональные (статические) регуляторы температуры

В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования . К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы) , пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.

В тех случаях, когда необходима высокая точность регулирования или когда недопустим автоколебательный процесс, применяют регуляторы с непрерывным процессом регулирования. К ним относятся пропорциональные регуляторы (П-регуляторы), пригодные для регулирования самых разнообразных технологических процессов.

В системах автоматического регулирования с П-регуляторами положение регулирующего органа (у) прямо пропорционально значению регулируемого параметра (х):

где k1 – коэффициент пропорциональности (коэффициент усиления регулятора).

Эта пропорциональность имеет место, пока регулирующий орган не достигнет своих крайних положений (конечных выключателей).

Скорость перемещения регулирующего органа прямо пропорциональна скорости изменения регулируемого параметра.

На рис. 4 показана принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры воздуха в помещении при помощи пропорционального регулятора. Температура в помещении измеряется термометром сопротивления ТС, включенным в схему измерительного моста 1.

Рис. 4. Схема пропорционального регулирования температуры воздуха: 1 – измерительный мост, 2 – объект регулирования, 3 – теплообменник, 4 – конденсаторный двигатель, 5 – фазочувствительный усилитель.

При заданной температуре мост уравновешен. При отклонении регулируемой температуры от заданного значения в диагонали моста возникает напряжение разбаланса, величина и знак которого зависят от величины и знака отклонения температуры. Это напряжение усиливается фазочувствительным усилителем 5, на выходе которого включена обмотка двухфазного конденсаторного двигателя 4 исполнительного механизма.

Исполнительный механизм перемещает регулирующий орган, изменяя поступление теплоносителя в теплообменник 3. Одновременно с перемещением регулирующего органа происходит изменение сопротивления одного из плеч измерительного моста, в результате этого изменяется температура, при которой уравновешивается мост.

Таким образом, каждому положению регулирующего органа из-за жесткой обратной связи соответствует свое равновесное значение регулируемой температуры.

Для пропорционального (статического) регулятора характерна остаточная неравномерность регулирования .

В случае скачкообразного отклонения нагрузки от заданного значения (в момент t1) регулируемый параметр придет по истечении некоторого отрезка времени (момент t2) к новому установившемуся значению (рис. 4). Однако это возможно только при новом положении регулирующего органа, то есть при новом значении регулируемого параметра, отличающегося от заданного на величину δ .

Рис. 5. Временные характеристики пропорционального регулирования

Недостаток пропорциональных регуляторов состоит в том, что каждому значению параметра соответствует только одно определенное положение регулирующего органа. Для поддержания заданного значения параметра (температуры) при изменении нагрузки (расхода тепла) необходимо, чтобы регулирующий орган занял другое положение, соответствующее новому значению нагрузки. В пропорциональном регуляторе этого не происходит, вследствие чего возникает остаточное отклонение регулируемого параметра.

Читайте также:  Автомат давления воды для насоса

Интегральные (астатические регуляторы)

Интегральными (астатическими) называются такие регуляторы, в которых при отклонении параметра от заданного значения регулирующий орган перемещается более или менее медленно и все время в одном направлении (в пределах рабочего хода) до тех пор, пока параметр снова не примет заданного значения. Направление хода регулирующего органа изменяется лишь тогда, когда параметр переходит через заданное значение.

В интегральных регуляторах электрического действия обычно искусственно создается зона нечувствительности, в пределах которой изменение параметра не вызывает перемещений регулирующего органа.

Скорость перемещения регулирующего органа в интегральном регуляторе может быть постоянной и переменной. Особенностью интегрального регулятора является отсутствие пропорциональной связи между установившимися значениями регулируемого параметра и положением регулирующего органа.

На рис. 6 приведена принципиальная схема системы автоматического регулирования температуры при помощи интегрального регулятора. В ней в отличие от схемы пропорционального регулирования температуры (см. рис. 4) нет жесткой обратной связи.

Рис. 6. Схема интегрального регулирования температуры воздуха

В интегральном регуляторе скорость регулирующего органа прямо пропорциональна величине отклонения регулируемого параметра.

Процесс интегрального регулирования температуры при скачкообразном изменении нагрузки (расхода тепла) отображен на рис. 7 с помощью временных характеристик. Как видно из графика, регулируемый параметр при интегральном регулировании медленно возвращается к заданному значению.

Рис. 7. Временные характеристики интегрального регулирования

Изодромные (пропорционально-интегральные) регуляторы

Изодромное регулирование обладает свойствами как пропорционального, так и интегрального регулирования. Скорость перемещения регулирующего органа зависит от величины и скорости отклонения регулируемого параметра.

При отклонении регулируемого параметра от заданного значения регулирование осуществляется следующим образом. Вначале регулирующий орган перемещается в зависимости от величины отклонения регулируемого параметра, то есть имеет место пропорциональное регулирование. Затем регулирующий орган совершает дополнительное перемещение, которое необходимо для устранения остаточной неравномерности (интегральное регулирование).

Изодромную систему регулирования температуры воздуха (рис. 8) можно получить заменой жесткой обратной связи в схеме пропорционального регулирования (см. рис. 5) упругой обратной связью (от регулирующего органа к движку сопротивления обратной связи). Электрическая обратная связь в изодромной системе осуществляется потенциометром и вводится в систему регулирования через контур, содержащий сопротивление R и емкость С.

В течение переходных процессов сигнал обратной связи вместе с сигналом отклонения параметра воздействует на последующие элементы системы (усилитель, электродвигатель). При неподвижном регулирующем органе, в каком бы положении он ни находился, по мере заряда конденсатора С сигнал обратной связи затухает (в установившемся режиме он равен нулю).

Рис. 8. Схема изодромного регулирования температуры воздуха

Для изодромного регулирования характерно, что неравномерность регулирования (относительная ошибка) с увеличением времени уменьшается, приближаясь к нулю. При этом обратная связь не будет вызывать остаточных отклонений регулируемой величины.

Таким образом, изодромное регулирование приводит к значительно лучшим результатам, чем пропорциональное или интегральное (не говоря уже о позиционном регулировании). Пропорциональное регулирование в связи с наличием жесткой обратной связи происходит практически мгновенно, изодромное – замедленно.

Программные системы автоматического регулирования температуры

Для осуществления программного регулирования необходимо непрерывно воздействовать на настройку (уставку) регулятора так, чтобы регулируемая величина изменялась по заранее заданному закону. С этой целью узел настройки регулятора снабжается программным элементом. Это устройство служащее для установления закона изменения задаваемой величины.

При электронагреве исполнительный механизм САР может воздействовать на включение или отключение секций электронагревательных элементов, изменяя тем самым температуру нагреваемой установки в соответствии с заданной программой. Программное регулирование температуры и влажности воздуха широко применяется в установках искусственного климата.

Регулирование в системах напольного отопления

Запись дневника создана пользователем evraz, 16.11.13
Просмотров: 6.945, Комментариев: 3

Источник: aqua-therm. ru от10 июля 2008 г.

Некогда считавшееся роскошью напольное отопление стало в европейских странах практически одним из стандартных для индивидуального жилья вариантов. Оно комфортно, гигиенично, долговечно и требует минимального обслуживания. Кроме того, работа отопления в низкотемпературной области позволяет снизить затраты энергии. Однако вышеперечисленные достоинства «теплого пола» не всегда подтверждают владельцы оснащенного им жилья. Причинами этого чаще всего являются неправильный расчет и гидравлическая наладка системы.

Тепловая нагрузка и стороннее тепло
Для поддержания в помещении заданной температуры система отопления должна осуществлять непрерывный подвод тепла в количестве, компенсирующем его потери через стены, пол, потолок, окна и двери. Величина тепловых потерь зависит от температуры наружного воздуха. В соответствии с ее значением автоматика современных отопительных систем регулирует подачу тепла в помещение. При этом температура теплоносителя для всех помещений дома одинакова.

Кроме тепла системы отопления, в помещения дома поступает тепло от солнечного излучения (особенно через большие окна на южной стороне), декоративных печей и каминов, кухонных плит и осветительных приборов, телевизоров, компьютеров и самих людей.

Интенсивность, продолжительность и частота подвода такого тепла переменны. оступление тепла через остекление южных стен в феврале может составлять до 70 % общей тепловой нагрузки. Камин способен полностью покрывать тепловую потребность помещения. На другие источники стороннего тепла приходится обычно менее 25 % нагрузки.

Несмотря на наличие комнатных термостатов, быстрая реакция напольного отопления на подвод стороннего тепла невозможна из-за инерционности этой системы. При укладке греющих труб в бесшовную бетонную стяжку время реагирования «теплого пола» на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.

Таким образом, быстро среагировавший на поступление стороннего тепла комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время.

Хотя с точки зрения энергосбережения регулирование температуры в помещении целесообразно, оно при быстром изменении температуры не работает. Действенным оказывается только эффект саморегулирования.

Эффект саморегулирования
Саморегулирование – сложный динамический процесс. Однако на практике подача тепла напольным отоплением регулируется естественным путем без вмешательства механических устройств благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур.

Ниже приведены четыре простых примера, иллюстрирующих эффект саморегулирования. Температуры воздуха вне помещения, внутри него, температура пола и количество поступающей в систему отопления горячей воды приняты в них неизменными. Меняется только температура воздуха в помещении из-за поступления постороннего тепла и холодного воздуха через неплотности помещения.

На рис. 1 приведен пример среднего рабочего состояния во время отопительного периода. Поступлений стороннего тепла нет. При средней температуре наружного воздуха пол с температурой 24 °С отдает всё тепло воздуху помещения, в котором поддерживается температура 20 °С. При 0 % сторонних теплопоступлений теплоотдача пола – 100 %.

Пример 2. Граничные условия те же, но из-за поступления стороннего тепла температура в помещении повысилась до 22 °С (рис. 2). В результате теплоотдача пола уменьшилась вдвое, так как разность температур пола и воздуха снизилась до 2 °С. В данном случае «теплый пол» покрывает только 50 % тепловой нагрузки, остальные 50 % тепла поступают от сторонних источников.

Пример 3. Из-за большого подвода тепла извне температура в помещении увеличилась до 24 °С, сравнявшись с температурой пола (рис. 3). В результате теплоотдача напольного отопления снизилась до нуля. То есть вся тепловая нагрузка покрывается в данном случае теплом от сторонних источников.

Пример 4. Для проветривания в помещении были открыты окна, и температура комнатного воздуха кратковременно снизилась до 16 °С (рис. 4). Разность температуры пола и воздуха достигла 8 °С, что обусловило повышение теплоотдачи пола до 200 %.


Документ требует организации регулирования температуры подаваемого в здание теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха (EnEV § 12/1). Это обеспечивает поступление в распределительную сеть такого количества тепла, которое может быть использовано в ближайшее время.

Кроме того, количество тепла, подаваемого в помещения, должно регулироваться в зависимости от температуры их внутреннего воздуха (EnEV § 12/2), что позволяет корректировать работу отопления с учетом поступлений стороннего тепла – от солнечного излучения, бытовых приборов и т. д.

На рис. 5 показана принципиальная схема напольного отопления здания, включающая с учетом перечисленных выше требований следующие элементы регулирования: AT – датчик температуры наружного воздуха; MV– трехходовой клапан здания; RF – датчик температуры воздуха в помещении; RV – регулирующий клапан помещения.

При правильно рассчитанной и гидравлически отлаженной отопительной установке было бы достаточно лишь погодозависимого регулирования с изменением температуры подаваемого в здание теплоносителя – при условии отсутствия поступлений стороннего тепла. Однако эффект саморегулирования – непременная составляющая реальных процессов.

Регулирование температуры в помещениях изменением количества подаваемого теплоносителя обеспечивает экономию энергии. Однако если управление подачей осуществляется в режиме «включено-выключено», напольное отопление может не обеспечить поддержания комфортной температуры.

Пусть поступление стороннего тепла отсутствует: тепло в помещение подается только от пола, а уходит в окружающую среду через ограждающие конструкции (рис. 6). Если помещение начинает обогреваться солнцем, входной клапан закрывается (рис. 7), и примерно через два часа пол и помещение охлаждаются.

При кратковременных интенсивных поступлениях стороннего тепла система регулирования не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола.

Данный недостаток можно устранить, повысив теплоотдачу пола путем укладки греющей трубы с меньшим шагом (искусственный перегрев помещения увеличивает частоту срабатывания термостатического клапана).

Однако лучший результат дает установка регулирующего клапана, который не перекрывает подачу теплоносителя полностью, а уменьшает ее в расчете на компенсацию максимально возможного поступления стороннего тепла. Это позволяет уменьшить колебания температуры пола и воздуха в помещении. Благоприятно сказывается и применение датчиков температуры пола.

Читайте также:  Схема автоматического включения уличного освещения

На рис. 8, 9 показан принцип действия системы регулирования работы напольного отопления с байпасом, включенным параллельно термостатическому клапану. Байпас настраивается на пропуск такого количества теплоносителя, чтобы в сумме с теплом, поступающим от стороннего источника, полностью компенсировались тепловые потери помещения. (В представленном примере это 50 % расхода.) Компактные модули с термостатическим клапаном и регулируемым байпасом предлагаются фирмой Oventrop.

Как на задачу автоматического управления смотрит UPONOR (один из крупнейших производителей, которые кстати солидарны с этой точкой зрения):

Автоматическое управление
Автоматическая система управления теплым полом должна поддерживать поступление теплоты с той же интенсивностью, с которой помещение теряет его под воздействием динамично изменяющихся условий, поддерживая тем самым стабильную и комфортабельную температуру в помещениях. Результаты испытаний в реальных условиях показывают, что при правильной эксплуатации системы управления и благодаря высокой степени автономности управления, система напольного отопления способна компенсировать все теплопотери помещения. Для обеспечения оптимальной работы рекомендуется использовать сочетание централизованного регулирования и регулирования в отдельных помещениях. Система централизованного регулирования
осуществляет управление температурой подаваемого теплоносителя в соответствии с погодными условиями снаружи. Система регулирования в отдельных помещениях управляет расходом теплоносителя в каждом контуре в зависимости от показаний датчиков температуры (термостатов), расположенных в соотвествующих помещениях, и параметров, заданных пользователем. Это позволяет управлять теплоотдачей пола в каждом помещении индивидуально, что наиболее точно обеспечивает комфрорт и экономию энергии.

Температура в отдельных помещениях
Местное (индивидуальное) регулирование применяется в тех случаях, когда контролируется тепло, подаваемое в отапливаемое помещение. Основная идея индивидуального контроля заключается в локальном увеличении комфортабельности в определенном помещении и в экономии энергии посредством задания предполагаемой температуры в помещении непосредственно каким-либо лицом. Регулирование температуры в помещении необходимо для создания наилучшего комфортного климата внутри здания. В зависимости от внешних факторов (ориентация здания, ветер и т. д.) или внутренних факторов (освещения, источников открытого пламени, времени нахождения проживающих и т. д.) существуют различные требования к тепловому режиму внутри здания. Системы напольного отопления могут удовлетворить все эти требования. В каждом помещении можно осуществлять точную регулировку температуры посредством температурных датчиков (термостатов). Однако, при открытой планировке различные «помещения» могут считаться единым пространством (зонный контроль). В этом случае компания Uponor рекомендует использовать только один комнатный термостат для регулирования во всем открытом пространстве, при этом термостат устанавливается в «помещении» с наибольшей потребностью в отоплении. Обычно это помещение с наибольшим числом наружных стен или окон.
Зонный контроль
Зонное регулирование применяется в тех случаях, когда контролируется тепло, подаваемое в какую-либо зону, состоящую обычно из нескольких помещений (комнат). Зонный контроль используется для контроля определенной группы помещений или помещений с открытой планировкой.
Централизованный контроль
Централизованное регулирование применяется в тех случаях, когда тепло, подаваемое в целое здание или в коллектор, контролируется системой централизованного регулирования с пульта управления или из теплового пункта (ИТП).

Принципы регулирования температуры теплоносителя
.

Регулирование температуры подаваемого теплоноситела по внутренней температуре
при постоянном расходе. Некоторые специалисты по климату в помещениях считают, что регулировка по внутренней температуре – это наилучший способ поддержания комфортной температуры. Обоснованием этого является тот факт, что большинство строений обладают очень высокой тепловой инерцией. Это значит, что при быстром изменении наружной температуры, изменение внутренней температуры может затянуться на несколько дней. Другими словами, регулирование по внутренней температуре гармонирует с тепловой инерцией зданий. Использование этой технологии регулирования минимизирует колебания температуры в помещениях.

Регулирование температуры подаваемого теплоноситела по наружной температуре
при постоянном расходе

В противоположность изложенному выше некоторые специалисты считают, что наилучший
способ поддержания комфортной температуры – это регулирование по наружной
температуре. Причина этого заключается в том, что становится возможным работать
с заранее заданным графиком температуры подаваемого теплоносителя как с функций
внешней температуры. Здесь основное преимущество в том, что при повышении наружной температуры система регулирования немедленно снижает температуру подачи, уменьшая тем самым нежелательные потери тепла. С другой стороны, понижение наружной температуры всегда создает резкий скачок вверх внутренней температуры помещений. Температура подачи компенсируется в соответствии с наружной температурой.
Настройка системы регулирования работает по запрограммированному отопительному графику для это здания. Регулирующим устройством является 3-ходовой вентиль централизованной системы управления.

Температура теплоносителя в системе отопления: расчет и регулирование

Какой должна быть температура теплоносителя в системе отопления, чтобы в доме жилось комфортно? Этот момент интересует многих потребителей.

При выборе температурного режима, учитывается несколько факторов:

  • необходимость достижения нужной степени обогрева помещений;
  • обеспечение надежной, стабильной, экономичной и продолжительной работы отопительного оборудования;
  • эффективная передача тепловой энергии по трубопроводам.

Температура теплоносителя в отопительной сети

Но следует учитывать, что в зависимости от температуры воздуха снаружи здания строение через ограждающие конструкции может терять разную величину тепла. Поэтому температура теплоносителя в системе отопления, исходя из внешних факторов, варьируется пределе от 30 до 90 градусов. При нагреве воды свыше в отопительной конструкции начинается разложение лакокрасочных покрытий, что запрещено санитарными нормами.

Оптимальная температура для котельной

Для обеспечения эффективной теплоотдачи в котлах отопления должна быть более высокая температура, поскольку, чем больше тепла может перенести определенный объем воды, тем лучше степень обогрева. Поэтому на выходе из теплогенератора стараются приблизить температуру жидкости к максимально допустимым показателям.

Помимо этого, минимальный нагрев воды или другого теплоносителя в котле нельзя опускать ниже точки росы (обычно данный параметр равен 60-70 градусов, но он во многом зависит от технических особенностей модели агрегата и вида топлива). В противном случае при горении теплогенератора появляется конденсат, который в соединении с агрессивными веществами, имеющимися в составе дымовых газов, приводит к повышенному износу прибора.

Согласование температуры воды в котле и системе

Существует два варианта, как можно согласовать высокотемпературные теплоносители в котле и более низкотемпературные в отопительной системе:

  1. В первом случае следует пренебречь эффективностью функционирования котла и на выходе из него выдавать теплоноситель такой степени нагрева, которая требуется системе в настоящее время. Так поступают в работе небольших котельных. Но в итоге получается не всегда подавать теплоноситель в соответствии с оптимальным температурным режимом согласно графику (прочитайте: “График отопительного сезона – начало и конец сезона”). В последнее время все чаще в небольших котельных на выходе монтируют регулятор нагрева воды с учетом показаний, который фиксирует датчик температуры теплоносителя.
  2. Во втором случае, нагрев воды для транспортировки по сетям на выходе из котельной делают максимальным. Далее в непосредственной близости от потребителей производится автоматическое регулирование температуры теплоносителя до необходимых значений. Такой способ считается более прогрессивным, его применяют на многих крупных теплосетях, а поскольку регуляторы и датчики стали дешевле, его все чаще используют на небольших объектах теплоснабжения.

Принцип работы регуляторов отопления

Регулятор температуры теплоносителя, циркулирующего в отопительной системе – это прибор, с помощью которого обеспечивается автоматический контроль и корректировка температурных параметров воды.

Состоит данное устройство, изображенное на фото, из следующих элементов:

  • вычислительный и коммутирующий узел;
  • рабочий механизм на трубе подачи горячего теплоносителя;
  • исполнительный блок, предназначенный для подмеса теплоносителя, поступающего из обратки. В ряде случаев устанавливают трехходовой кран;
  • повысительный насос на участке подачи;
  • не всегда повысительный насос на отрезке «холодного перепуска»;
  • датчик на линии подачи теплоносителя;
  • клапаны и запорная арматура;
  • датчик на обратке;
  • датчик температуры наружного воздуха;
  • несколько датчиков температуры помещения.

Теперь необходимо разобраться, как происходит регулирование температуры теплоносителя и как функционирует регулятор.

На выходе из отопительной системы (обратке) температура теплоносителя зависит от объема воды, прошедшей через нее, поскольку нагрузка является относительно постоянной величиной. Прикрывая подачу жидкости, регулятор тем самым увеличивает разность между линией подачи и обраткой до требуемого значения (на данных трубопроводах устанавливают датчики).

Когда наоборот необходимо увеличить поток теплоносителя, тогда в систему теплоснабжения врезают повысительный насос, которым тоже управляет регулятор. С целью понижения температуры водяного входящего потока применяют холодный перепуск», который означает, что часть носителя тепла, уже проциркулировавшего по системе, вновь направляют на вход.

В результате регулятор, перераспределяя потоки теплоносителя в зависимости от данных, зафиксированных датчиком, обеспечивает соблюдение температурного графика отопительной системы.

Нередко такой регулятор комбинируют с регулятором горячего водоснабжения с помощью одного вычислительного узла. Прибор, регулирующий ГВС, проще в управлении и в части исполнительных механизмов. При помощи датчика на линии горячего водоснабжения выполняется регулировка прохода воды через бойлер и в итоге она стабильно имеет стандартные 50 градусов (прочитайте: “Отопление через водонагреватель”).

Преимущества применения регулятора в теплоснабжении

Использование регулятора в отопительной системе имеет следующие положительные моменты:

  • он позволяет четко выдерживать температурный график, в основе которого лежит расчет температуры теплоносителя (прочитайте: “Правильный расчет теплоносителя в системе отопления”);
  • не допускается повышенный нагрев воды в системе и тем самым обеспечивается экономное расходование топлива и тепловой энергии;
  • производство тепла и его транспортировка происходят в котельных при самых эффективных параметрах, а необходимые для обогрева характеристики теплоносителя и ГВС создает регулятор в ближайшем к потребителю тепловом узле или пункте (прочитайте: “Теплоноситель для системы отопления – параметры давления и скорости”);
  • для всех абонентов теплосети обеспечиваются одинаковые условия вне зависимости от расстояния до источника теплообеспечения.

Посмотрите также видео о циркуляции теплоносителя в системе отопления:

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector