Устройство для регулирования температуры

ОП ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл.э 5 Э 23/19 с присоединением заявки Лов(23) Приоритет - Опубликовано 15.04.82. Дата опубликования опи Государственный конлте(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУР Изобретение относится к устройствам, регулируюшим температуру воздуха внутри сооружений, имеюших значительные габариты и потребляющих большое количество тепловой энергии от систем центрального отопления, например теплиц.Известны устройства для регулирования температуры воздуха в сооружениях с водяной системой отопления, подключенной к центральной системе теплоснабжения, содержащие трехходовой смесительный клапан, соединенный с источником теплоснабжения, прямым трубопроводом отапливаемого сооружения и трубопроводом повторной циркуляции. Теплоноситель внутри системы отопления сооружения побуждается циркуляционным насосом, установленном на обратном трубопроводе на выходе объекта или на трубопроводе повторной циркуляции. Устройства содержат датчики температуры воздуха в сооружении и температуры теплоносителя в системе отопления, подключенные с блоком задания к регулятору температуры 11.Однако в этом устройстве слабо учитывается динамика передачи тепловой энергии от теплоносителя к отопительным приборам и от отопительных приборов к воздуху внутри сооружения. Поэтому переходный процесс изменения температуры в сооружении носит сильно колебательный характер, что приводит к перерасходу тепловой энер гии и снижению надежности оборудованияиз-за перегрузок.Известно также устройство, содержащеедополнительный датчик температуры воздуха, датчик температуры отопительного прибора, которые как и датчик температуры теплоносителя, помешаются в эталонные теплообменники и имеют тепловую связь со средами, где контролируются температуры через нагреваемую среду в теплообменнике 2Однако в этом устройстве за счет введения динамического запаздывания в цепи обратных связей колебательность переходного процесса температуры в сооружении снижается. Кроме того, за счет учета запасенной тепловой энергии во всех звеньях, переходный процесс носит монотонный, затухающий характер. При воздействии постоянных по знаку сигналов обратных связей с промежуточных датчиков температуры, переходные процессы в устройстве существенно удлиняются во времени, что приводит к неполномуиспользованию мощности отрпительцой системы, перерасходу тепловой энергии и угеличению динамической ошибки при воздействии возмущений на отапливаемый обьектили при изменениях задак) щего сигналя.Целью изобретения является цозышениединамической точности устройства.Поставленная пель достигается тем, чтоустройство для рсгулироняцця тсмпературы содержит водяную сстему отопления,подключенную к центральной системе тсплосцабжения ооьекта через последовательносоединенные цир)(уляциоееы 3 насос и трехходовой смесительный клапан, второй ьчходкоторого через трубопровод повторной циркуляции связан с цс.цтральцой систех:ой теглосцабжсния, 2 управляющий вход - с вы.(одом исполнительноо привода,.;ик итания, блоки в(совых коэффициеггог, Г(следователью соединенные блок задания и первый блок сравнения, я также датц:"( тс,псрятуры Впм рсцц(ГО и нярмжнОГГ) зозд,хя,ДЯТЧИК 1 С ХПРРЯТУРЕ ТРПЛОНОСИТСЛЯ И,ЯгдИКтемпературы Водяной системы отопления,каждый из которых номеЦен в эталонныйтеплообменник, а также датчики ГсНсрятуГЦ 1 ВНТРРЦНСГО 5 Наг)УжпоГО ВОЗДУХ(3, Датчик тспсрятуры тсп,опосите 1 я и дя.Ик Р)Фпературы водяной системы отопления, помещенные в цзмерясмук среду, Бторыс" б.окисравнения, последовательно сос;и-:Рнцыесумматор, первьй клк)цсвой элсхен и цервый Олок ПРрекл 10 чс 3 ия, а такжс БтОро блОкцереклюцеция и е;ослсдоватсльцо ссд:к. ц зопы( (с рат 01) ".м и1 ьсо 3, В 3 Ори и т рстуцключевой элементы. Выход после,ц(го сгязац со Входом исполнительного приво,а,ГРИ РМ С 0 ВРТСТВУЮНЕИР,ЯТИКИ ТРМГЕСРЗГХР, ПОМСЦРППЫР Б Э, сЛС)ЕЦ;С ТРПЛООбМСЦ.Ъники и в измерительную среду, попарно к,1 клюцены через последовательно соединецныс(Оотвстст 3 юцис Бт 01)ыс блоки сравнРния иблоки Весовых коэффициеьтов ко входамСУММатОРЯ, а ТатК тЕМПРРЯГУРЫ БЧТРРЕПСГО ВОдуХс ПОдК,ЮЧСН пере Пермй бЛОКсраВ 3 сния к хо, ВтороГО Олокя ГРреклк)СЕИЯ, ВЫХОД КоторОГО СВЗЯН С ПсВЛЯЮЦЕИМИ Е)ХОЕс 1 МИ ПРРВО ( КЛК)СБОГО Э.РСНЕ 5И ТРРТЬРГО КЛЮЦРБОГО ЭЛСМСДПс, ЗТОЭОИПР а 5 Л 53 О ПР й 15 Х О,Е К( П 0 Р О О С 0 С Д 3С П С Б Ы Х г .03 П(Е)ВОО ОС 01 с 3 3 СГРКЛЮСНИЯ,(12 чертсже предс явлс ця тгм(по.О и .К; Я СХС М 2 Г("Г;)0 СТВЕ).)Тан.г 115 СО( СООРУжЕЦИС 1, Б ДЯП;10.:С Г 12 Р С; Иця борсдОБг 130 Бд;ГорС)СИ ОТОПЛРЦИЯ " С ОТОП 3.1 Р.Ь 1 ЬМЦ П,ИБО- .Ггряи. .15 стсхя топРИЗя п 0 ц(люче:32центральной системс теплоснябжецин б ьсктс 3 Ррсз рямой -1 и Обра 1 ь Й 6 труоПРОВОДЫ. с.МСНегиР ТСЪПРРЯТРЫ Т(П;1 ОНОСП.тел я осмц( ( твляется Т 1)ехОЛОВым смесис 1 ь.ным кяп;ох 6, ,сЯновлснном 1.;я пряомтрубопроводе 4 и соедин Иным с обратнымтрубОПрОВОдОМ г трубоцрОВОдОМ ПОБтОрцойциркул 5 ции 7. Трсххо;0)ой к,.анан 0 Обдрх. доцяц оыстродействующим исполнительнымприводом 8. 1 еплоноситель в системе отоппосбх ждя(тся Ц 5 ркх ляцио 5 нысом 9. В . (Ц)ружении 1 установлена пара,Еят ,яком температуры внутреннего воздуха, первый 10 цз которьх помещен в эталонный теплообмснник 11. а второй 12 установлен открыто. Вторая пара датчиком темпеОЯТУРЫ ТСН 10 ПОСИТСЛЯ УСТсНОВЛЕНЯ ВНУТРИсистемы ОТОцлеция 2, псрВи Ятчик 13 установлен Б этялоннь;й т)Плообменник 4, г второй 15 О.крыто, в теплоносителе. На корпус(. Систсмы Отоп.сниц 2 зякреплее этялонНЫй тсц,ООбхРННИК 16 С дятсИКО тЕМПЕратхрь водяной систем, ООпления 17, Второйдатчик 18 этои 1 яры закр(.и,".51 Ртся га корпусс Водя;Ой системы Отопления цепосредстсцп. (.ерьЙ )та 30.:цьЙ Геп,Ообменник9 3 креп.с Ня ОГряждяк)1 цси г(оцструкциисосру)ке:.Ня 1, Ь нРм "с с 1 ИОвле 3 первый датчик Ерх":кпог возд,х )О ствертой пары,ЯТЧ КО 3, ТГО)ОИ,. яПК ц яр,Е( гО 0 Воздг".(221 з 5 креЛсц ня ограждаюцеу конструкциинепосредствсню. Парь дя гциков 1 О 12,18 . 5, 17 18. 20 2 Подк.у чсцы к дополцитс,ьых ГЕОК;м сравнения 22, 2 датчик12, и)Охс то 0 подклюцс и к Осовцо блокгсравнения 23, и которому так жс подключени Олок 3 1 а ни 53 2 е. Е ы л Гтогры х б)10 кОБсрявЦ.ния 22 соедипегы чер(з блоки весовыхкоэф;ицисцтов 2 с с 1 мматори 26, коГорыйСгослц ЦСЦ ( гРРВ М и; ОЦ( ВЫ; Э ЕРПТОМця Б О И ПСОВОГО бЛ:)Кя Псгд(КЛК)ЧСНИИ 28.ЬХ.( Пср 300 г);ока Сргавг(И 51 2 ГОдКЛЮ 1 сц к зг(рому блок, срсклю цния 29. Обаб.3(к, Псрсклк)цс.ния "8 и 29 Быгголнецы инБсртцКЦЕ 1:И. я Бтдрй бЛОК 29, КрМЕ тОл с зсцй пссг Встпгтсльпот 3. -1 Япряжениепита 5, ( Й,( Пия ия 8(г м;жзт 30 давятьСЯ Ц: СПО,ПИТСЬЦЬ 1 П)ИБОД Й ТР(.ХХОДОВО-; гтелНоо кляп ня 6:.е сз оследовасле О с)с,ценные врой и третий ключеВЫР ЭЛСМРП . и 3. й 000) ,(.Юс:СБОЙ Э.1 С.1П П; УП:,ЕБ,ИКП РМг ЬХО, СОС.ИПРЦ С ГС. -5 блокБ .Рр клкцсп 5 28 и 29 первым( : ГЯПИЯНа От)Пц ) ЕсгЬОР цагГЗЯВЛСНИС,1 ериодисески, чсре 3 Врехя:3 ЗьГс(к)1(СЙ э.смспт 31 иг БРРЯ ., за ко(1: ОР2: )еже.ис пи ян ця О б В)кя 86Форлу,а изобретения инвертируясь на ключевом элементе 32, поступает на исполнительный привод 8 трехходового смесительного клапана 6. За время замыкания Т ключевого элемента 31 трех- ходовой смесительный клапан 6, изменяя соотношение расходов 4 - 3 прямого 4 и циркуляционного 7 трубопровода, уменьшает на входе в водяную систему отопления 2 температуру теплоносителя на ограниченную величину (Л 1 ). Это приводит к тому, что во время паузы ь, кода ключевой элемент 31 разомкнут, температура отопительных приборов и воздуха в сооружении получают отрицательные приращения Ьтг, - Ь 1 з).Одновременно парами датчиком 10 - 12, 13 в 5, 17 - 18, 20 - 21 на блоках сравнения 22 выделяются прирашения температур теплоносителя, отопительных приборов, воздуха и ограждающей конструкции. Сигналы этих приращений, проходя через блоки весовых коэффициентов 25, суммируются на сумматоре 26 и поступают на вход ключевого элемента 27 на входе первого блока переключения 28. Так как в данный момент второй блок переключения 29 включен, то его выходным импульсом ключевой элемент 27 размыкается и сигнал с сумматора 26 не поступает на первый блок переключения 28 и он не формирует на выходе импульсов переключения.При повторном замыкании ключевого элемента 31 генератор импульсов ЗЗ, если ошибка регулирования по-прежнему положительна и превышает зону нечувствительности блока переключения 29, то теплоноситель, отопительный прибор, воздух и частично ограждающая конструкция опять получают отрицательные приращения.Как только величина положительной ошибки станет меньше чем зона нечувствительности блока переключения 29, он устанавливается в нейтральное положение и на ключевой элемент 32 и ключевой элемент 27 с его выхода не поступают импульсы переключения. В этом случае ключевой элемент 27 замыкается и сигнал с сумматора 26 поступает на вход блока переключения 28. При отрицательном сигнале на выходе сумматора 26 блок переключения 28 меняет через ключ 32 знак напряжения блока питания 30 на положительный и при очередном замыкании ключевого элемента 31, температура теплоносителя на выходе трех ходового смесительного клапана 6 получает положительное приращение (+ ЬТ, ). Пары датчиков 10 в 12, 3 в 15, 17 в 18, 20 - 21 на блоках сравнения 22 по-прежнему выделяют приращения соответствующих температур, сигналы которых через блоки весовых коэффициентов 25, сумматор 26 и ключевой элемент 27 поступают на вход блока переключения 28.Так при положительном сигнале на выходе сумматора 26 блок переключения 28 устанавливает через ключевой элемент 32 отри 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 цательную полярность источника питания, и температура теплоносителя опять получает отрицательное приращение ( - Ь 1 ). Таким образом, учитывая преобразование тепловой энергии нд всех элементах сооружения 1 и возмущения внешней среды на ограждающую конструкцию сооружения 1, устройство удерживает температуру в нем на заданном уровне с ошибкой меньшей, чем зонд нечувствительности блока переключения 29.Если температура в сооружениименьше заданной, то на выходе блока сравнения появляется отрицательный сигнал, и в свою очередь, если он превышает зону нечувствительности блока переключения 29, то он через ключевой элемент 32 устанавливае положительную полярность источника питания и с каждым замыканием ключевого элемента 31 от генератора импульсов 33 температура теплносите я на выходе клапана 6 получает положительное приращение (+ЛТ, + Ь 1 з), а ключевой элемент 27 разомкнут.Как только отрицательная ошибка стает меньшей, чем зона нечувствительности блока 29, то он переключается в нейтральное положение, и путем замыкания клкчс вого элемента 27 включается блок 28, который устанавливает ерсз ключевой элемент 32 Отридтеьную поля)ость блока итания 30, так кдк все рирдцения температур положительны, кдк и сигнал на выход; сумматора 26. При очередной смене знака сигнала на выходе сумматора 26, меняется на противоположную и полярность блока питания 30, тем самым удерживая величину ошпбк регулирования в пределах зоны нечувствительности блока переключения 29.Предлагаемое устройство способно при резких изменениях задающего сигнала или возмущениях на сооружении обеспечить регулирование с максимально допустимой скоростью изменения и наивысшим КПД отопительной системы. При малых возмущениях в элементах сооружения устройство резко затормаживает скорость изменения температур во всех элементах, чем обеспечивается быстрое затухание их колебаний. Этим и достигается сушественное снижение динамической ошибки, регулирования и экономика тепловой энергии. Устройство для регулирования температуры, содержащее водяную систему Отопления, подключенную к центральной системе теплоснабжения Объекта через последовательно соединенные циркуляционный насос и трехходовой смесительный клапан, второй выход которого через трубопровод повторной циркуляции связан с центральной системой теплоснабжения, а управляющий920 б 58 Х О;О ВНИИПИ Заказ 23495 Зо,а.: ЭЗВ:о,икеиоеФилиал ППП а Пате г. ъ, г. "гкгород., ул.роектиая вход - с выходом исполнительного привода, блок питания, блоки весовых коэффициентов, последовательно соединенные блок задания и первый блок сравнения, а также датчики температуры внутреннего и наружного воздуха, датчик температуры теплоносителя и датчик температуры водяной системы отопления, каждый из которых помещен в эталонный теплообменник, отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности устройства, оно содержит дополнительно датчики температуры внутреннего и наружного воздуха, датчик температуры теплоносителя и датчик температуры водяной системы отопления, помещенные в измеряемую среду, вторые блоки сравнения, последовательно соединенные сумматор, первый ключевой элемент и первый блок переключения, а также второй блок переключения и последовательно соединенные генератор импульсов, второй и третий ключевые элементы, выход последнего связан со входом исполнительного привода, причем соответствующие датчики температуры, помещенные в эталонные теплообменники и в из-. мерительную среду, попарно подключены через последовательно соединенные соответстьутщие вторые блоки сравнения и блоки весовых коэффициентов ко входам сумматора, а датчик температуры внутреннего воздуха подключен через первый блок сравнения ко входу второго блока переключения, выход которого связан с управляющими входами первого ключевого элемента и третьего ключевого элемента, второй управляющий вход которого соединен с выходом первого блока переключения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР542893, л. 1. 24 Н 9/20, 1973.2. Авторское свидетельство СССР по заявке274503 б/ЗЗ, кл. Сз 05 В 2319, 1979 прототип).