Способ регулирования температуры воздуха и теплоносителя на выходе теплообменника и система автоматического управления приточной вентиляции

(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН У СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОР н ти" ению его температуры от стимогозначенич придан- наружного воздуха, а извоздуха осуществляют в схода тепло .к;ителя.энного способа регулироести неполное использоеплоносителя нв,.ду того. ционально откло минимальнодопу ной температуре менение расхода зависимости От рК недостатку вания следует от вание энтальпии(71) Государственный проектный ктарский научно-исследовательскитут "Сантехниипроект"(56) Авторское свидетельство СССРВ 1150443, кл. Р 24 Р 11/00, 1982.(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЪ ВОЗДУХА И ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ВЪХОДЕТЕПЛООБМЕННИКД И СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ(57) Изобретение относится к вентиляции. Цель изобретения - повышение использования энтальпии теплоносителя, повышение экономичности системы и надежность защиты теплообменников от замерзания. Для этого при изменении расхода нагреваемого воздуха и теплоносителя через теплообменник, расход теплоносителя изменяют обратно пропорционально отклонению от заданного постоянного значения температуры обратного теплоносителя, причем при положительных начальных температурах нагреваемого воздуха расход его через теплообменник поддерживают на максимальИзобретение относится к вентиляции, в частности для регулирования температуры приточного воздуха в холодный период года.Известен способ автоматического регулирования температуры воздуха и теплоносителя на выходе теплообменника путем изменения расхода теплоносителя пропорном уровне, а расход теплоносителя через теплообменник изменяют обратно пропорционально отклонению температуры нагретого воздуха, В систему автоматического управления, содержащую в цепи управления привода (П 1) вентилятора (В 2) пускатель (ПСЗ) с размыкающим блох-контактом, терморегуляторы (ТР 5 и ТР 6) с датчиками (ДНВ 7 и ДОТ 8) температуры нагретого воздуха и обратного теплоносителя, взаимосвязанные с приводами (П 9 и П 11) открытия и закрытия сдвоенного воздушного клапана (СВК 15) и приводами регулирующего клапана (РКТ 16) теплоносителя теплообменника (ТО 17), термореле (ТРВ 18) нагреваемого воздуха, автоматический выключатель, последовательно соединенные столовую и пусковую кнопки(СК 20 и ПК 21) дополнительно введены термореле (ТОТ 22) обратного теплоносителя, реле пуска (РП 23), времени (РВ 29), задержки (РЗ 31), аварии (РАЗ 7), памяти (РПМ 42) и защиты (РЗЩ 44), лампы сигнализации включения и аварии, причем РП 23 и через РА 37, РВ 29 через ПСЗ и РЗ 31 через РВ 29 подключены каждое к ПК 21, РА 37 подключено через ТОТ 22 и ТРВ 18, РЗЩ 44 подключено через ТРВ 18 ПСЗ и ЛВ 51 подключены через РЗ 31. 2 с, и, ф-лы, 3 ил.что температура обратного теплоносителя поддерживается в зависимости от температуры наружного воздуха, включая и его положительные значения. Т. ес ростом отрицательных значений температуры наружного воздуха пропорционально растет и температура обратного теплоносителя, что ведет к пропорциональному снижению использования энтальпии теплоносителя.В качестве прототипа может быть принят способ автоматического-регулирования температуры воздуха" и Теплоносителя на выходе теплообменника путем изменения расхода воздуха через теплообменник обратно пропорционально изменению температуры приточного воздуха, а расход теплоносителя осуществляют прямо пропорционально изменению разности температуры прямого и обратного теплоносителя.Данному способу регулировайия присущи такие же недостатки, т, к. температура обратного теплоносителя изменяется в зависимости от фактической температуры прямого теплоносителя, Т. е., чем выше его температура, тем выше температура обратного теплоносителя, возвращаемого в ТЭЦ.Цель изобретения - повышение использования энтальпии теплоносителя,Поставленная цель достигается тем, что при изменении расхода нагреваемого воздуха через теплообменник обратно про-. порционально отклонению температуры нагретого воздуха, расход теплоносителя через теплообменник изменяют обратно пропорционально отклонению от заданного постоянного значения температуры обратного теплоносителя теплообменника, причем при положительных начальных температурах нагреваемого воздуха расход его через теплообменник поддерживают на максимальном уровне, а расход теплоносителя через теплообменник изменяют обратно пропорционально отклонению температуры нагретого воздуха,Известна система автоматического управления для осуществления первого способа регулирования, содержащая терморегулятор с датчиками нагреваемого и нагретого воздуха и обратного теплоносителя, соединенный выходами с приводами сдвоенного воздушного клапана и регулирующего клапана теплоносителя.Наиболее близким техническим решением является система автоматического управления, для осуществления второго способа регулирования, содержащая в цепи управления приводом вентилятора пускатель с раэмыкающим блок-контактом, терморегуляторы с датчиками температуры нагретого воздуха, прямого и обратноготеплоносителя, связанные с обмотками открытия и закрытия приводов сдвоенного воздушного клапана и регулирующего клапана теплоносителя теплообменника, термореле нагреваемого воздуха, автоматический выключатель, последовательно соединенные стоповую и пусковую кнопки.К недостатку обеих систем управления следует отнести низкую экономичность и надежность защиты теплообменника от за-. мерзания,Цель изобретения - повышение экономичности системы и надежности защиты теплообменника от замерзания. 5 10 15 Поставленная цель достигается тем,что в систему автоматического управления, содержащую в цепи управления привода вентилятора пускатель с размыкающим блок-контактом, терморегуляторы с датчиками температуры нагретого воздуха и обратного 20 ду сдвоенного воздушного клапана, а через реле защиты к приводу клапана теплоносителя, привод открытия сдвоенного клапана подключен через реле пуска и защиты, привод открытия клапана теплоносителя подключен через реле пуска, задержки и аварии, привод закрытия клапана теплоносителя подключен через реле пуска и аварии, а теплорегулятор обратного теплоносителя подключен через реле защиты.На фиг, 1 представлена функциональная схема управления; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема; на фиг, 3 - графики температуры обратного теплоносителя теплообменника по известным и предлагаемому способам регулирования. теплоносителя, взаимосвязанные с приводами открытия и закрытия сдвоенного воздушного клапана и регулирующего клапана теплоносителя теплообменника, термореле 25 нагреваемого воздуха, автоматический выключатель, последовательно соединенные стоповую и пусковую кнопки, дополнительно введены термореле обратного теплоносителя теплообменника, реле пуска, времени, эа держки, аварии, памяти и защиты лампысигнализации включения и аварии, причем реле пуска через реле аварии, реле времени через пускатель и реле задержки через реле времени подключены каждое к пусковой 35 кнопке, реле аварии подключено через последовательно включенные термореле обратного теплоносителя и нагреваемого воздуха, реле памяти и лампа аварии подключены через реле аварии к стоповой 4 О кнопке, реле защиты подключено через термореле нагреваемого воздуха, пускатель и лампа включения подключены через реле задержки, терморегулятор нагретого воздуха подключен через реле задержки к привоСистема автоматического управления приточной вентиляции содержит в цепи управления приводом 1 вентилятора 2 пускатель 3 с раэмыкающим блок-контактом 4, терморегуляторы 5 и 6 с датчиками 7 и 8 температуры нагретого воздуха и обратного теплоносителя, связанные с обмотками 9, 10 и 11, 12 открытия и закрытия приводов 13 и 14 сдвоенного воздушного клапана 15 и регулирующего клапана 16 теплоносителя теплообменника 17, термореле 18 нагреваемого воздуха, автоматический выключатель 19, последовательно соединенные стоповую ипусковую кнопки 20 и 21, дополнительно введенные термореле 22 обратного теплоносителя теплообменника 17, реле 23 пуска с первым-третьим замыкающими и четвертым-пятым размыкающими контактами 24 - 26 и 27-28, реле 29 времени с замыкающим с выдержкой времени контактом 30, реле 31 задержки с первым-четвертым замыкающими и пятым размыкающим контактами 32-35 и 36, реле 37 аварии с первым- вторым замыкающими и третьим-четвертым размыкающими контактами 38 - 39 и 40-41, реле 42 памяти с замыкающим контактом 43, реле 44 защиты с первым-третьим замыкающими и четвертым-шест м размыкающими контактами 45-47 и 48-50, лампы 51 и 52 сигнализации включения и аварии, причем катушка реле 23 пуска через тоетий размыкающий контакт 40 реле 37 аварии, катушка реле" 29 времени через размыкающий контакт 4 пускателя 3 и катушка реле 31 задержки через параллельно включенные замыкающие контакты 30 и 32 реле 29 и 31 времени и задержки подключены к пусковой кнопке 21, параллельно которой включен первый замыкающий контакт 24 реле 23 пуска, катушка реле 42 памяти и лампа 52 аварии подключены через параллельно включенные первый замыкающий контакт 38 реле 37 аварии и замыкающий контакт 43 реле 42 памяти к стоповой кнопке 20, катушка реле 37 аварии подключена через последовательно включенные термореле 22 и 18 обратного теплоносителя и нагреваемого воздуха, катушка реле 44 защиты включена через термореле 18 нагреваемого воздуха, пускатель 3 и лампа 51 включения подключены через второй замыкающий контакт ЗЗ реле 31 задержки, терморегулятор 5 нагретого воздуха включен через третий замыкающий контакт 34 реле 31 задержки и подключен выходом к обмоткам 9 и 11 привода 13 сдвоенного воздушного клапана 15 через первый и второй замыкающие контакты 45-46 реле 44 защиты и дополнительно к обмоткам 10 и 12 привода 14 клапана 16 теплоносителя через пятый и шестой раз лирующего клапана 16, который изменяет50 количество теплоносителя, и роходя шегочерез теплообменник 17, до тех пор, пока температура обратного теплоносителя недостигнет заданной величины, например 17 О С: при повышении температуры обратного теплоносителя выше 17 С клапан 16 прикрывается; при понижении - открывается,Таким образом, регулировдние температуры воздуха и обратного теплоносителя на выходе теплообменника 17 осушествля 10152025304045 мыкающие контакты 49 и 50 реле 44 защиты, обмотка 9 открытия привода 13 сдвоенного клапана 15 дополнительно подключена через четвертый размыкающий контакт 27 реле 23 пуска и параллельно включенную ему цепочку из последовательно соединенных второго замыкающего и четвертого размыкающего контактов 25 и 48 реле 23 и 44 пуска и защиты, обмотка 10 открытия привода 14 клапана 16 теплоносителя дополнительно подключена через две параллельные цепочки из последовательно включенных третьего замыкающего и пятого размыкаю- щего контактов 26 и 36 реле 23 и 31 пуска и задержки и пятого раэмыкающего и второгозамыкающего контактов 28 и 39 реле 23 и 37 пуска и аварии, а обмотка 12 закрытия дополнительно подключена через последовательно включенные четвертый и пятый раэмыкающие контакты 28 и 41 реле 23 и 37пуска и аварии, терморегулятор 6 обратного теплоносителя включен через последовательно соединенные третий и четвертый замыкающие контакты 47 и 35 реле 44 и 31 защиты и задержки.Способ регулирования температуры воздуха и теплоносителя на выходе теплообменника осуществляется следующим образом.Регулирование температуры нагретоговоздуха, например после вентилятора 2, осуществляется по сигналу датчика 7 и команде терморегулятора 5, который посредством привода 13 иэменязт положение сдвоенного воздушного клапана 15: при повышении температуры приточного воздуха - клапан 15 уменьшает количество воздуха, проходящего через теплообменник 17, иувеличивает количество воздуха, проходящего к обход теплообменника 17; при понижении температуры приточного воздуха. Клапан 15 увеличивает количество воздуха, проходящего через теплообменник 17 иуменьшает - в обход последнего. Одновременно с этим по сигналу датчика 8 температуры обратного теплоносителя и команде терморегулятора 6 посредством привода 14 происходит изменение положения регуется взаимосвязанным изменением расхода воздуха и теплоносителя через теплообменник 17 обратно пропорционально отклонению температуры приточного воздуха и обратного теплоносителя соответственно. Т. е., на всем протяжении работы приточной системы вентиляции в зимний период поддерживается постоянно заданная температура приточного воздуха и обратного теплоносителя, Т. к, температура обратного теплоносителя даже при максимальных отрицательных температурах наружного воздуха поддерживается на уровне 17 С, то энтальпия теплоносителя используется значительно эффективнее, что ведет не только к экономии расхода прямого теплоносителя Т Э Ц, но и к понижению температуры обратного теплоносителя, что ведет к сокращению теплопотребления на Т Э Ц.При строгом подборе теплообменной поверхности теплообменника 17 температура обратного теплоносителя при отрицательных температурах наружного воздуха может поддерживаться и на более низком уровне.Для более полного использования энтальпии теплоносителя Т Э Ц, при положительных температурах наружного воздуха, например выше +3 С, целесообразно расход воздуха через теплообменник 17 держать максимальным клапан 15 полностью открыт в сторону теплообменника 17), регулирование температуры приточного воздуха осуществлять изменением количества теплоносителя клапаном 16 по сигналу датчика 7 и команде терморегулятора 5 воздействием на привод 14В этом случае при приближении температуры наружного воздуха к заданной температуре приточного воздуха расход теплоносителя будет уменьшаться, а температура обратного теплоносителя будет приближаться к температуре наружного воздуха.Система автоматического управления приточной вентиляции работает следующим образом.При включении автомата 19 питания цепей управления через четвертый замкнутый контакт 27 реле 23 пуска подается питание на обмотку 9 открытия привода 13, который открывает сдвоенный воздушный клапан 15 в сторону теплообменника 17, а через пятый и четвертый замкнутые контакты 28 и 41 реле 23 и 37 пуска и аварии подается питание на обмотку 12 закрытия привода 14, который закрывает клапан 16 теплоносителя.Одновременно с этим подготавливается цепочка прогрева и аварийной защиты теплообменника 17 от замерзания, состоящая55 Через некоторое время, определяемое установкой реле 29 времени (30 - 40 секунд), замыкается его контакт 30 и включается реле 31 задержки, которое самоблокируется своим контактом 32, контактом ЗЗ включает лампу 51 включения системы и пускатель 3, который своим контактом 4 отключает реле 29 времени, исключая неоправданную выработку его из последовательно соединенных термореле 18 и 22 наружного воздуха и обратноготеплоносителя. При понижении температуры наружного воздуха (воздуха перед тепло 5 обменником 17) ниже, например, +3 С итемпературы обратного теплоносителя ниже, например, +50 С включается реле 37аварии, которое своим замкнувшимся контактом 39 подает питание через замкнутый10 контакт 28 реле 23 пуска на обмотку 10 открытия привода 14, который открывает клапан 16 для прогрева теплообменника 17.При прогреве последнего и повышениитемпературы обратного теплоносителя вы-.15 ше, например, +80 С срабатывает термореле 22 и отключает реле 37 аварии, котороесвоим замкнувшимся контактом 41 подаетна обмотку 12 закрытия привода 14, который закрывает клапан 16, исключая неоп 20 равданный расход теплоносителя. Привозможном дальнейшем понижении температуры обратного теплоносителя цикл повторяется, Таким образом осуществляется"ночной" самопрогрев теплообменника 17 и25. защита его от замерзания при температурахнаружного воздуха ниже +3 С. При болеевысоких температурах наружного воздухареле 37 аварии отключается термореле 18 иклапан 16 закрыт полностью, исключая не-.30 оправданный расход теплоносителя.Включение системы приточной вентиляции в работу осуществляется нажатиемпусковой кнопки 21, В результате чего череззамкнутую стоповую кнопку 20 и контакт 4035 реле 37 аварии включается реле 23 пуска,которое самоблокируется через собственный контакт 24, а через еще замкнутый контакт 4 пускателя 3 привода 1 вентилятора 2включается реле 29 времени,40 Одновременно с этим через замкнувшийся контакт 25 реле 23 пуска подаетсяпиание на обмотку 9 открытия привода 13,который открывает сдвоенный воздушныйклапан 15, а через замкнувшийся контакт 2645 реле 23 пуска и еще эамкнуктый контакт 36реле 31 задержки подается питание на обмотку 10 открытия привода 14, который открывает клапан 16 теплоносителя,обеспечивая предпусковой прогрев тепло 50 обменника 17.ресурса, а силовыми контактами (не указаны) включает привод 1 вентилятора 2,Одновременно с этим через замкнувшийся контакт 34 реле 31 задержки включается в работу терморегулятор 5 приточного воздуха, через замкнутый контакт 47 реле 44 защиты (при температуре наружного воздуха ниже +3 С) и замкнувшийся контакт 35 реле 31 задержки включается в работу терморегулятор 6 обратного теплоносителя, а разомкнувшийся контакт 36 реле 31 задержки снимает питание с обмотки 10 открытия привода 14, который переходит на управление только от терморегулятора 6.Регулирование температуры приточного воздуха осуществляется по сигналу датчика 7 и команде терморегулятора 5, управляющего через замкнувшиеся контакты 45 и 46 реле 44 защиты приводом 13 сдвоенного воздушного клапана 15: при повышении температуры приточного воздуха клапан 15 закрывается в сторону прихода воздуха через теплообменник 17; при понижении - открывается.Регулирование температуры обратного теплоносителя осуществляется по сигналу датчика 8 и команде терморегулятора 6, управляющего приводом 4 регулирующего клапана 16 теплоносителя: при повышении температуры обратного теплоносителя выше, например, 17 С, клапан 16 прикрывается; при понижении - открывается.При повышении температуры наружного воздуха выше +3 С термореле 18 отключает реле 44 защиты, которое своими разомкнувшимися контактами 45 и 46 отключает привод 13 сдвоенного воздушного клапана 15 от управления терморегулятором 5 приточного воздуха, замкнувшимся контактом 48 подает питание на обмотку 9 открытия привода 13, который открывает полностью клапан 15 для прохода всего количества наружного воздуха через теплообменник 17, и замкнувшимися контактами 49и 50 подключает обмотки 10 и 12 привода 14 к управлению от терморегулятора 5 приточного воздуха. При этом терморегулятор 3 обратного теплоносителя разомкнувшимся контактом 47 реле 44 защиты отключается, Т. е., при положительных температурах наружного воздуха, когда замерзание теплообменника исключается, регулирование температуры приточного воздуха будет осуществляться за счет изменения расхода теплоносителя обратно пропорционально отклонению температуры приточного воздуха при полном расходе воздуха через теплообменник 17, что ведет к максимальному использованию знтальпии теплоносителя. В случае аварийного понижения температуры обратного теплоносителя ниже 5 Спри темперйтрахйаруйного воздуха ниже.+3 С срабатывает термореле 22 обратного5 теплоносителя и через уже замкнутое термореле 18 наружного воздуха включаетсяреле 37 аварии, которое своим разомкнувшимся контактом 40 отключает реле 23 пуска, замкнувшимся койтактом 38 включает10 лампу 52 аварии и реле 42 памяти, котороесамоблокируется контактом 43 через стоповую кнопку 20, В результате этого обесточиваются разомкнувшимся контактом 24реле 23 пуска и реле 31 задержки, которое15 разомкнувшимся конгактом 33 обесточивает пускатель 3, который отключает привод 1вентилятора 2.Одновременно с этим через замкнутыеконтакты 28 реле 23 пуска и 39 реле аварии20 подается питание на обмотку 10 открытияпривода 14, который открывает клапан 16,который производит самойрогрев теплообменника 17 вышеописанным образом.Снятие аварийной сигнализации осуще 25 ствляется нажатием стоповой кнопки 20, которая отключает реле 42 памяти и лампу 52аварии,На фиг. 3 представленыграфики температуры обратного теплоносителя теплооб 30 менника по известным и предлагаемымспособам регулирования,Таким образом, благодаря новой совокупности существенных отличительныхпризнаков, группа изобретений обеспечи 35 вает более полное использование энтальпии теплоносителя Т Э Ц, и повышеннуюнадежность защиты теплообменника от замерзания. 40 Формула изобретения1. Способ регулирования температуры ф воздуха и теплоносителя на выходе теплообменника путем изменения расхода нагреваемого воздуха и теплоносителя через 45 теплообменник, причем расход нагреваемого воздуха через теплообменник изменяют обратно пропорционально отклонению температуры нагретого воздуха, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 50 использования энтальпии теплоносителя,расход теплоносителя через теплообменник изменяют обратно пропорционально отклонению от заданного постоянного значения температуры обратного теплоносителя теп-.55 лообменника, причем при положительныхначальных температурах нагреваемого воздуха расход его через теплообменник поддерживают на максимальном уровне, а расход теплоносителя через теплообменникизменяют обратно пропорционально отклонению температуры нагретого воздуха,2. Система автоматического управления приточной вентиляции, содержащая в цепи управления привода вентилятора пускатель с размыкающим блок-контактом, терморегуляторы с датчиками температуры нагретого воздуха и обратного теплоносителя, взаимосвязанные с приводами открытия и закрытия сдвоенного воздушного клапана и регулирующего клапана теплоносителя теплообменника, теплореле нагреваемого воздуха, автоматический выключатель, последовательно соединенные стоповую и пусковую кнопки, отл ич а ющая с я тем, что, с целью повышения экономичности системы и надежности защиты теплообменника от замерзания, в нее дополнительно введены термореле обратного теплоносителя теплообменника, реле пуска, времени, задержки, аварии, памяти и защиты, лампы сигнализации включения и аварии, причем. реле пуска через реле аварии, реле времени через пускатель и реле задержки через реле времени подключены каждое к пусковой кнопке, реле аварии подключено через 5 последовательно включенные терморелеобратного теплоносителя и нагреваемого воздуха, реле памяти и лампа аварии подключены через реле аварии к стоповой кнопке, реле защиты подключено через 10 термореле нагреваемого воздуха, пускательи лампа включения подключены через, реле задержки, терморегулятор нагретого воздуха подключен через реле задержки к приводу сдвоенного воздушного клапана, а через 15 реле защиты- к приводу клапана теплоносителя, привод открытия сдвоенного клапана теплоносителя подключен через реле пуска, задержки и аварии, привод закрытия клапана теплоносителя подключен через реле пу ска и аварии, а терморегулятор обратноготеплоносителя подключен через реле защиты и задержки.178151410Составитель М.ПильникРедактор Техред М,Моргентал Корректор Л.ФилЗакаэ 4266 Тираж ПодписноеВНИИГ 1 И Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5тент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101Проиэводственно-иэдаьскин