Спосіб опалення приміщень

Пропонований винахід відноситься до області теплотехніки та може бути використаним в системах теплоакумулюючого електроопалення приміщень, переважно навчальних закладів. Відомий спосіб опалення споруди з опису пристрою "СЕТОП" (система електротермічного акумуляційного опалення приміщень. Керівництво по експлуатації. - Запорізький завод надпотужних трансформаторів, 1996), який полягає в тому, що, споживаючи електроенергію в період провалу навантаження в енергосистемі, приміщення опалюють електронагрівачами, оснащеними акумуляторами тепла та вентиляційними каналами, через які при пониженні температури вентилятором проганяють повітря, забране з приміщення, нагріваючи його та подаючи знову в приміщення. При такому способі опалення температуру в приміщенні можливо підтримувати на постійному рівні, але надійність його низька тому, що необхідне додаткове споживання електроенергії вентилятором, а при відсутності електроенергії вдень опалення неможливе, незважаючи на наявність теплової енергії в акумуляторі. Крім того, спосіб матеріаломісткий через необхідність акумулювання значних кількостей теплової енергії в матеріалі нагрівача, що передбачає значну масу теплоакумулюючого матеріалу. Відомий спосіб опалення приміщень з опису роботи пристрою по патенту України №32722 С2, М.кл. F24D11/04, опубл. 15.04.2002р. Відповідно до цього способу електроенергія споживається системою електроопалення під час провалу навантаження в енергосистемі з перетворенням її в тепло та акумулюванням цього тепла в конструктивних елементах споруди, де встановлені нагрівальні елементи системи електроопалення, при цьому тривалість роботи електронагрівачів в поточному циклі опалення визначають за обліком середньої температури навколишнього повітря протягом попереднього добового циклу опалення. Недоліком цього способу є недостатній рівень безпеки експлуатації теплоакумулюючої системи в умовах навчального закладу, коли при низьких температурах зовнішнього повітря нагрівачі системи, розміщені в підлозі та стінах, підключені до електромережі та працюють в режимі безпосереднього догрівання приміщення, а учні під час перерви чи протягом підготовчо-заключного періоду навчального дня знаходяться в приміщенні без нагляду дорослих. Як показала практика експлуатації таких систем опалення, часом учні з цікавості розколупують стіну, щоб дослідити джерело тепла. В цьому випадку відбувається пошкодження нагрівача незалежно від конструкції його ізоляції. При пошкодженні ізоляції нагрівача спрацьовує апаратура захисту від струмів витікання, але це практично єдиний захист від ураження струмом при такому вторгненні в електромережу, і розглядається він, як додатковий. Тому необхідно ввести ще один ступінь захисту від враження учнів електричним струмом в умовах школи, що опалюється теплоакумулюючим електроопаленням. Задачею винаходу є розробка способу опалення, який надійно забезпечить основний захист від враження учнів електричним струмом в умовах школи, що опалюється теплоакумулюючим електроопаленням, з одночасним забезпеченням в приміщенні комфортної температури. Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому способі опалення приміщень, який полягає в періодичному споживанні з електромережі електроенергії нагрівачами, встановленими всередині будівельних конструкцій приміщення, що обігрівають, перетворенні електроенергії в тепло з акумулюванням його в будівельних конструкціях та наступним використанням цього тепла для підтримання температури в приміщенні, нагрівачі відключають від електромережі протягом часу, коли діти знаходяться в приміщенні без нагляду дорослих, а потужність системи опалення збільшують відносно потужності системи, в якій відсутні такі відключення на співвідношення часу роботи нагрівачів без відключень до часу їх роботи з урахуванням відключень. Переважно нагрівачі відключають протягом перерв між уроками, а також перед уроками та після їх закінчення протягом підготовчо-заключного часу навчального дня. Між сукупністю істотних ознак та технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий зв'язок, зумовлений використанням теплоакумуляційних якостей приміщення. Акумуляція тепла в будівельних матеріалах та значна теплова інерція приміщення забезпечують можливість відключення системи теплоакумулюючого опалення на невеликий проміжок часу, а відповідне збільшення потужності системи опалення забезпечить збереження теплового балансу приміщення при критично низьких температурах зовнішнього повітря. Разом це забезпечує підвищення безпеки експлуатації теплоакумулюючого опалення в школі без зниження рівня комфортності опалення. Аналіз вітчизняної та закордонної науково-технічної та патентної літератури не виявив технічних рішень, що володіють подібними ознаками, що дозволяє вважати заявлений винахід таким, що задовольняє критерію "новизна". Запропоноване технічне рішення також не випливає для фахівців явно з відомого рівня техніки, що дозволяє вважати заявлений винахід таким, що задовольняє критерію "винахідницький рівень". Сукупність істотних ознак, що характеризує заявлений винахід, може бути багаторазово використана в системах опалення шкільних приміщень з досягненням технічного результату - підвищенням безпеки експлуатації. Це дозволяє зробити висновок про відповідність заявлених винаходів критерію "промислова придатність". Спосіб, що заявляється, пояснюється кресленнями. На Фіг.1 схематично показано блок-схема системи опалення, придатної для реалізації способу, що заявляється, на Фіг.2 приведено графіки температур в приміщеннях школи, яка опалюється з використанням способу, що заявляється. Система опалення приміщень групи споживачів (Фіг.1) складається з електронагрівачів 1, які мають теплоакумулюючі якості завдяки тому, що встановлені всередині елементів будівельних конструкцій 2, контактора 3 для підключення нагрівачів 1 через силову лінію 4 до електромережі 5 за сигналами блоку управління 6 системою теплоакумулюючого опалення, для передачі яких призначена лінія управління 7. Для реалізації способу, що заявляється, в систему додатково введено релейний елемент 8, встановлений в лінію управління 7 та підключений входом управління до лінії 9 для передачі сигналів про початок чи кінець уроків від реле часу 10 до дзвоника 11. Релейний елемент 8 може мати характеристику тригеру з рахунковим входом, або ж бути виконаним, як два реле, але в останньому випадку реле часу 10 повинно мати два виходи, до обох з яких повинен бути підключений дзвоник 11. Температурний режим приміщення (Фіг.2), яке опалюється згідно способу, що заявляється, зображено кривою 12, а кривою 13, для порівняння зображено температурний режим приміщення, що опалюється без відключення нагрівачів від електромережі на час перерв між уроками. Наведені на Фіг.2 температурні режими характерні для приміщень при критичних умовах роботи школи - двозмінна робота з 8:00год. до 20:10год. (дві зміни по шість уроків) при середньодобовій температурі зовнішнього повітря мінус 21°С. Випробування проводились в школі з площею приміщень 1740кв.метрів. Режими роботи системи теплоакумулюючого електроопалення школи приведені в таблиці. Спосіб опалення приміщень, переважно навчальних закладів, полягає в періодичному споживанні з електромережі 5 електроенергії, яка при включеному контакторі 3 через силову лінію 4 поступає в електронагрівачі 1, де перетворюється в тепло. Тепло акумулюється в матеріалі будівельних конструкцій 2, звідки рівномірно переходить у приміщення, підтримуючи в ньому температурний режим. Сигнал на включення контактора 3 в залежності від величини тарифу та договірного часу споживання електроенергії з електромережі 5 виробляється в блоці управління 6 системою, звідки по лінії 7 подається до контактора 3. При настанні перерви реле часу 10 виробляє сигнал закінчення уроку, який по лінії 9 передається до дзвінка 11. Цей сигнал поступає до входу управління релейним елементом 8, який розриває лінію 7, роблячи неможливою подачу від блоку управління 6 сигналу на включення контактора 3. При цьому напруга з електромережі 5 до нагрівачів 1 не поступає, що виключає будь-яку можливість враження учнів електричним струмом під час перерви між уроками. Таблиця Режим роботи системи опалення Без виключень на перерви між уроками, на початку та в кінці навчального дня З виключенням на перерви між уроками, на початку та в кінці навчального дня Загальний час Відношення часу перебування у перебування включеному стані без відключень на Потужність Відношення системи потужностей протягом доби у перерви між уроками та на початку опалення, системи включеному стані, навчального дня до фактичного часу кіловат опалення годин роботи 19 1,00 156 1,00 15,83 1,20 187 1,20 При закінченні перерви реле часу 10 виробляє сигнал початку уроку, який по лінії 9 передається до дзвінка 11. Цей сигнал поступає до входу управління релейним елементом 8, який замикає лінію 7, подаючи від блоку управління 6 сигнал на включення контактора 3. Напруга з електромережі 5 поступає до нагрівачів 1, і вони генерують тепло для обігрівання приміщення. Присутність в приміщенні учителя, який наглядає за поведінкою учнів, виключає будь-яку можливість їх враження електричним струмом протягом уроку. З кривої 12 видно, що короткі відключення нагрівачів 1 від електромережі 5 на малі перерви завдяки значній тепловій інерції споруди (як правило, для шкіл цей показник складає близько 50 годин) дуже мало змінюють температурну обстановку в приміщеннях школи, а при відключеннях протягом великих перерв та між змінами температура в приміщеннях змінюється в межах 0,5...1 градусу Цельсія. З порівняння кривих 12 та 13 видно, що за рахунок частих відключень нагрівачів 1 на перерви між уроками середня температура в шкільному приміщенні (крива 12) нижча, ніж при відсутності таких відключень (крива 13) та має середньодобову тенденцію до зниження. Проте за рахунок значно більшої потужності системи опалення, що працює з перервами (див. таблицю), в час нічного провалу навантаження в електромережі 5 в період між 22 та 6 годинами енергетичний баланс приміщення поновлюється за рахунок більш інтенсивного акумулювання енергії. Про це свідчить більша крутизна підйому температури вночі згідно кривої 12 в порівнянні з кривою 13. В наступний день температура шкільного приміщення знову знаходиться в межах таких же комфортних значень, які характерні для системи без відключень нагрівачів на перерви, але при цьому безпека експлуатації системи опалення з відключеннями суттєво ви ща, ніж при безперервній роботі. Таким чином, заявлений спосіб опалення приміщень дозволяє суттєво підвищити безпеку експлуатації вбудованих теплоакумулюючих систем опалення в умовах, характерних для учбових закладів при безперервному підтриманні температури приміщень в зоні комфортності.