Датчик метеоусловий для автоматического регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения здания

)5 6 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(46) 07,03,92. Бюл. М 9о. (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт инженерного оборудования городов, жилых и общественных зданий Госкомархитектуры СССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 576494 кл. Е 24 О 17/00, 1977.2,Авторское свидетельство СССР М 555294, кл. 6 01 К 7/16, 1977.(54) ДАТЧИК МЕТЕОУСЛОВИЙ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА ТЕПЛОТЫ В СИСТЕМАХТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ О 1718178 А 1 2(57) Изобретение относится к теплоснабжению и позволяет повысить точность измерения температуры путем формирования сигнала, пропорционального эквивалент. ной температуре наружного воздуха, учитывающей влияние солнечной радиации.Датчик содержит два чувствительных элемента 2 в виде термометров сопротивления, соединенных последовательно и расположенных на одной плате, установленной с возможностью перемещения из зоны воздействия солнечной радиации в зону 4 обдува наружным воздухом. При этом зона 3 снабжена прозрачным экраном 5, а номинальиые сопротивления чувствительных элементов связаны между собой математической зависимостью, Использование изобретения обеспечивает экономию тепловой энергии в здании, 2 ил. У 3С:50 Изобретение относится к теплоснабжению и предназначено для использования в системах автоматического регулирования отпуска тепла для пофасадных систем отопления или кондиционирования воздуха с учетом солнечной радиации, а более конкретно кустройствам измерения эффективной мощности теплового излучения для выработки входного сигнала регулятора.Известен датчик температуры наружного воздуха системы автоматического регулирования отопления зданий, включающий термометр сопротивления, помещенный в металлический перфорированный корпус, передняя стенка которого выполнена застекленной с регулируемыми отверстиями и расположена в нише наружного ограждения, кроме того, внутри корпуса между передней стенкой и термометром сопротивления установлен экран из жесткого листового материала 1,Недостаток датчика заключается в том, чта он имеет малую чувствительность по солнечной радиации, поскольку отсутствует непосредственно облучаемый чувствительный элемент, Кроме того, при такой конструкции датчика, даже при отсутствии солнечной радиации, показания термометра сопротивления искажаются теплопоступлениями в корпус через ограждение, в нише которого установлен датчик.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик метеоусловий для прибора автоматического регулирования отпуска теплоты системами отопления или кондиционирования воздуха, содержащий чувствительный элемент на основе термометра сопротивления, воспринимающий температуру наружного воздуха, и аналогичный чувствительный элемент, воспринимающий прямую и рассеянную солнечную радиацию 2,Основной недостаток такогодатчика состоит в том, что он может быть использован только в комплекте с регулятором, имеющим отдельные входы для сигналов от каждого из чувствительных элементов датчика и дополнительные потенциометры, изменяющие чувствительность прибора по этим входам, а также суммирование сигналов,снимаемых с этих входов. Из этого следует, что такой датчик не может быть применен совместно с серийно выпускаемыми приборами автоматического регулирования, такими как регуляторы ЭРТ, РС,29, Т 48 М, где используется лишь один сигнал от датчика наружной температуры, в частности этот датчик не может заменить стандартный тер- мометр сопротивления в действующих системах автоматического регулирования. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Кроме того, термометр сопротивленияустановлен на крышке датчика без ориентации по плоскости обслуживаемого фасадаздания, что нарушает пропорциональностьмежду его избыточной температурой и тепловым потоком, поступающим в здание засчет солнечной радиации, а следовательно,при регулировании будет нарушен балансмежду теплопотерями помещений и теплопоступлениями в них и возникнут нежелательные отклонения температурыпомещений от нормы,Целью изобретения является повышение точности путем формирования сигнала,пропорционального эквивалентной температуре наружного воздуха, учитывающейвлияние солнечной радиации,Датчик метеоусловий автоматическогорегулирования отпуска теплоты в системахтеплоснабжения здания содержит два чувствительных элемента в виде термометровсопротивления, один из которых расположен в зоне воздействия солнечной радиации, другой - в зоне обдува наружнымвоздухом.Для повышения точности измерениятемпературы путем формирования сигнала,пропорционального эквивалентной температуре наружного воздуха, учитывающейвлияние солнечной радиации, чувствительные элементы соединены последовательнои расположены на одной плате, установленной с возможностью перемещения из однойзоны в другую, при этом зона воздействиясолнечной радиации снабжена прозрачнымэкраном, а номинальные сопротивлениячувствительных элементов связаны соотношением=КВ 1+Йггде Й 1 и Яг - номинальные сопротивлениясоответственно облучаемой и защищеннойот облучения частей чувствительного элемента;К - коэффициент, зависящий от типа иназначения здания для жилых зданий К =0,4 - 0,6; для теплиц К = 0,7 - 0,8),Для обеспечения универсальности датчика и повышения точности его настройки наплоскую вытянутую пластину чувствительного элемента намотано проволочное сопротивление равномерно или дискретно свозможностью его перемещения из облучаемой в защищенную от облучения часть датчика и обратно с меняющейся при этом долейноминального сопротивления облучаемой части чувствительного элемента с К = 1 - О.Для учета увеличения теплопотерь здания из-за влияния ветоа 10 - 15 часть чувствительного элемента датчика, воспринимающего солнечную радиацию, установлена с возможностью обдува ее наружным воздухом.Хотелось бы добавить, что в расчетной формуле коэффициент К фактически представляет собой отношение С экв(1) где Ьтс - приращение температуры облучаемого чувствительного элемента за счет воздействия солнца;Л 1 экв. - эквивалентное приращение температуры наружного воздуха. которое вызвало бы уменьшение теплопотерь помещений или возрастание теплопоступлений в них облучаемого фасада на величину, равную мощности солнечного излучения, воспринимаемой этим фасадом, где величина К зависит, в основном, от площади остекления здания. отражающей способности стекол, термического сопротивления и отражающей способности непрозрачных наружных ограждений, характеристик датчика и т,д.Определение величины К может быть произведено расчетным путем или путем сопоставления отклонений температуры обучаемого термометра сопротивления от наружной температуры и температуры внутреннего воздуха от нормируемой при различной мощности солнечного облучения фасада здания.Для жилых зданий массового строительства ввиду. того, что площадь,остекления в нихнорМйруется или выбирается, в основном, из условий оптимальной освещенности при экономически обоснованном расходе теплоты, отношение номинального сопротивления облучаемой части комбинированного термометра сопротивления к его полному номинальному сопротивлению составляет с- 0,4 - 0,6, для теплиц это соотношение составляет Йс+ = 0,7 - 0,8.Часть чувствительного элемента датчика, которая воспринимает солнечную радиацию, может быть зачернена для уменьшения коэффициента отражения,На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик с чувствительным элементом в виде плоской вытянутой пластины, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.Датчик состоит из основания 1, на котором закреплен чувствительный элемент 2, выполненный в виде зачерненной плоской вытянутой пластины с намотанным на неепроволочным сопротивлением.Чувствительный элемент 2 установлен своэможностью перемещения его в облучае 5 мую солнцем часть 3 датчика, защищеннуюот воздействия солнца часть 4 датчика или влюбое другое промежуточное положение,при этом облучаемая солнцем часть датчика3 с находящейся в ней частью чувствитель 10 ного элемента 2 защищена прозрачным экраном 5 от обдува наружным воздухом, аостальная часть 4 датчика с расположеннойв ней частью чувствительного элемента 2,воспринимающая только температуру на 15 ружного воздуха, защищена от облучениянепрозрачным футляром 6 с отверстиями 7и 8 для обдува ее наружным воздухом. Кроме того, датчик имеет теплоизолирующуюподложку 9.20 Наружная поверхность непрозрачногофутляра 6 покрыта светоотражающей. эмалью, а внутренняя поверхность зачерне. на,Датчик работает следующим образом,25 В рабочем положении облучаемый солнцем чувствительный элемент 2 датчика ус-,танавливается параллельно плоскостиобслуживаемого фасада здания,При отсутствии солнечной радиации об 30 лучаемая и защищенная от облучения частичувствительного элемента 2 датчика имеюттемпературу, равную температуре наружного воздуха, т,е.тс = в,35 тз=Ьгде тс - температура облучаемой части чувствительного элемента датчика;1 н - температура наружного воздуха;тз - температура защищенной от облу 40 чения части чувствительного элемента датчика,Сопротивление облучаемой и защищенной от облучения частей чувствительногоэлемента датчика, а также их суммарное со 45 противление соответствуют этим параметрам и его выходной сигнал послепреобразования соответствующим образомрегулирует отпуск теплоты, .При воздействии солнечной радиации50 облучаемая часть чувствительного элементадатчика имеет температуру1 с 1 н+ Ьсгде Ь сс - приращение температуры облучаемой солнцем части чувствительного эле 55 мента датчика, вызванное солнечнойрадиацией,а температура защищенной от облучениячасти чувствительного элемента 2 датчикаравна5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 1 З = 1 н.При этом сопротивления облучаемой изащищенной от облучения частей чувстви-.тельногО элемента 2 датчика соответствуютсредневзвешенному значению температур,его частей,Однако посколькубс Кбз 1 - К Р)где бс - сопротивление облучаемой частичувствительного элемента 2 датчика;бз - сопротивление защищенной от облучения части чувствительного элемента 2датчика;К- коэффициент, характеризующий отношение приращений средней температурычувствительного элемента эквивалентногоему приращения температуры наружноговоздуха, которое вызвало бц уменьшениетеплопотерь помещений облучаемого фасада или возрастание теплопоступлений в нихна величину, равную мощности солнечногоизлучения, воспринимаемой этим фасадом,то суммарное сопротивление чувствительного элемента 2 датчика соответствует следующему значению температур его частей:1 д - . К1 с+ (1 - К)1 з, (3)гДе 1 д - темпЕРатУРа Датчика, т.Е. 1 д =К (1 н + Ж) + (1 - К)тн = 1 н + К Ь 1 сОднако, как следует из (1), еслиК Ь с Ь Сэкветодд=йн+ ЬЬкв=Ькв (4)При соблюдении указанного отношения(2) сопротивления частей чувствительногоэлемента 2 датчика его выходной сигналпропорционален эквивалентной температуре наружного воздуха, учйтывающей солнечную радиацию, При использованиитакого сигнала для регулирования отпускатепла в систему отопления баланс междутеплопоступлениями в помещение от солнечной радиации, работы системы отопления и теплопотерями помещенияобеспечивает в помещении нормируемуютемпературу внутреннего воздуха.Для использования однотипных датчиков в различных по величине тепловосприятия инсоляции зданиях и обеспечениявозможности точной настройки датчика дляконкретного объекта чувствительный элемент 2 датчика может быть равномерно илидискретно намотан на плоскую вытянутуюпластину для возможности изменения соотношения сопротивлений в облучаемой 3 и защищенной от воздействия солнца 4 частях датчика с необходимой точностью в интервале коэффициентов К = 0 - 1 путем установки его в защищенной 4, облучаемай 3 частях датчика или в любом другом промежуточном положении.Для учета увеличения теплопотерь здания из-за влияния ветра 10-15 часть чувствительного элемента датчика, воспринимающего солнечную радиацию, установлена с возможностью обдува ее наружным воздухом,Использование предлагаемого датчика позволит сократить расход тепловой.энергии на отопление зданий за счет точного учета мощности солнечной радиации, воздействующей на обслуживаемый обьект приодновременном повышении комфортности помещений и расширения области применения путем использования датчика в комплекте с серийно выпускаемыми приборами автоматического регулирования отпускатепла на отоплениеФормула изобретения Датчик метеоусловий для автоматического регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения здания, содержащийдва чувствительных элемента в виде термометров сопротивления, один из которых расположен в зоне воздействия солнечной радиации, а другой - в зоне обдува наружным воздухом, отли ча ю щий с ятем, что, с целью повышения точности измерения температуры путем формирования сигнала, пропорционального эквивалентной температуре наружного воздуха, учитывающей влияние солнечной радиации, чувствительные элементы соединены последовательно и расположены на одной плате, установленной с возможностью перемещения из одной зоны в другую, при этом зона воздействия солнечной радиации снабжена прозрачнымэкраном, а номинальные сопротивлениячувствительных элементов связаны соотношениемВ 1 Г +й гТ где б 1 иб 2-номинальные сопротивления соответственно облучаемой и защищенной от облучения частей чувствительного элемента;К - коэффициент, зависящий от типа и назначения зданий (для жилых зданий К = 0,4 - 0,6; для теплиц К = 0.7 - 0,8).1718178РигСоставитель М.Валов едактор С,Пекарь . Техред М.Моргентал Корректор Н,Ревская аз 880 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101