Спосіб вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою

Реферат: Спосіб вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, при якому за рахунок регулювального клапана, що встановлюється перед датчиком вимірювання температури теплоносія на вході до опалювального пристрою, здійснюють регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, за сигналами від контролера, який одночасно визначає величину теплового потоку від опалювального пристрою за виразом: Q  qн n [(( t вх  t вих ) / 2  t в ) / tн ]m  Fтb т  т (( t вх  t вих ) / 2  t в ), Bm , де Q - вимірювана величина теплового потоку від опалювального пристрою, Вт; qн - тепловіддача секції або модулю опалювального пристрою, Вт/секц.; n - кількість секцій або модулів в опалювальному пристрої, тепловий потік від якого вимірюється, секц.;  - коефіцієнт, що враховує схему розміщення опалювального пристрою; tн - нормована величина температурного напору опалювальних пристроїв, °С; t вх - температура теплоносія на вході до опалювального пристрою, °С; tвих - температура теплоносія на виході з опалювального пристрою, °С; tв - температура повітря в опалювальному приміщенні, °С; m - показник степеню; 2 Fт - площа поверхні неізольованого трубопроводу, м ; UA 73274 U (12) UA 73274 U b т - коефіцієнт, що характеризує умови зміни тепловіддачі, в залежності від місця розташування трубопроводів; 2  т - коефіцієнт тепловіддачі труб, Вт/(м °С). UA 73274 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до області опалювальної техніки, саме до способів визначення та регулювання спожитої теплової енергії на опалення, і призначена для використання в комунальному господарстві, в приміщеннях з будь-якими схемами систем опалення. Відомий спосіб вимірювання величини теплового потоку, який базується на вимірюванні витрати теплоносія (наприклад, води), що проходить через опалювальний пристрій або іншу теплоспоживчу структуру, фіксацію датчиками температур теплоносія на вході до опалювального пристрою або іншої теплоспоживчої структури та на виході теплоносія з цієї структури. Величина теплового потоку розраховується контролером, як добуток витрати теплоносія на питому теплоємність теплоносія та на різницю температур на вході та виході теплоносія з теплоспоживчої структури [1]. Недоліком відомого способу є те, що для вимірювання величини теплового потоку від кожного опалювального пристрою системи опалення необхідне вимірювання витрати води, яка затікає в кожний опалювальний пристрій, що пов'язано з застосуванням спеціальних схем поквартирного водяного опалення, а в інших схемах - зі значним підвищенням трудомісткості вимірювань, ускладненням та здороженням вимірювальних комплексів. Найбільш близьким аналогом з технічної суті і з результату, що досягається, при його використанні, є технічне рішення способу вимірювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, при якому немає необхідності вимірювати витрати теплоносія, який забезпечує вимірювання величини теплового потоку, а відтак і витрати використаної теплової енергії, в кожному опалювальному пристрої системи опалення. Даний спосіб включає вимірювання температур теплоносія на вході і на виході з опалювального пристрою, контролер для збирання і обробки даних від датчиків та за рахунок вимірювання температури повітря в опалюваному приміщенні і введення в контролер даних про опалювальний пристрій, здійснює вимірювання спожитої теплової енергії [2]. Недолік відомого прототипу полягає в тому, що недосконало обчислюється витрата теплової енергії від опалювального пристрою, оскільки не враховується схема розміщення опалювального пристрою в приміщенні, яка впливає на тепловий потік; не повністю обчислюється витрата теплової енергії, тому що не враховується величина теплового потоку, який виділяється за допомогою неізольованих труб системи опалення, що знаходяться в межах опалюваного приміщення; відсутнє регулювання величини теплового потоку та, відповідно, керування температурою повітря в приміщенні. Відоме рішення, вибране як прототип, не дозволяє одержати результат, який ми одержуємо завдяки новому рішенню. Задачею даної корисної моделі є розробка такого способу вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювальних пристроїв, який би за рахунок виконання нових дій, дав змогу підвищити точність, технічну досконалість та енергоефективність при обчисленні та регулюванні використаної теплової енергії в системах опалення. Поставлена задача досягається тим, що в способі вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, що включає вимірювання температур теплоносія на вході та на виході з опалювального пристрою та обробку даних за допомогою контролера від датчиків, при вимірюванні температури повітря в опалюваному приміщенні, та введення в контролер даних про опалювальний пристрій, за рахунок регулювального клапана, що встановлюється перед датчиком вимірювання температури теплоносія на вході до опалювального пристрою, здійснюється регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, за сигналами від контролера, який одночасно визначає величину теплового потоку від опалювального пристрою за виразом: Q  qн n [(( t вх  t вих ) / 2  t в ) / tн ]m  Fтb т  т (( t вх  t вих ) / 2  t в ), Bm , де Q - вимірювана величина теплового потоку від опалювального пристрою, Вт; qн - тепловіддача секції або модулю опалювального пристрою, Вт/секц.; 50 n - кількість секцій або модулів в опалювальному пристрої, тепловий потік від якого вимірюється, секц.;  - коефіцієнт, що враховує схему розміщення опалювального пристрою; tн - нормована величина температурного напору опалювальних пристроїв, °C; t вх - температура теплоносія на вході до опалювального пристрою, °C; 55 tвих - температура теплоносія на виході з опалювального пристрою, °C; tв - температура повітря в опалювальному приміщенні, °C; m - показник степеню; 2 Fт - площа поверхні неізольованого трубопроводу, м ; 1 UA 73274 U 5 10 15 20 25 b т - коефіцієнт, що характеризує умови зміни тепловіддачі, в залежності від місця розташування трубопроводів; 2 °C  т - коефіцієнт тепловіддачі труб, Вm/(м ). Корисна модель пояснюється кресленням, де подана схема способу вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою. Корисна модель містить опалювані приміщення 1 та 2, розділені перегородкою 3, в яких розташовані: датчики температури повітря 4, стояки системи опалення 5, подавальні підводки 6, на яких розташовані регулювальні клапани 7 та датчики температури вхідної води 8 до опалювальних пристроїв 9. На зворотних підводках 10 розташовані датчики температури вихідної води 11 з опалювальних пристроїв 9. Подавальні підводки 6 та зворотні підводки 10 з'єднані байпасами 12. Датчики температури 4, 8, 11 та регулювальні клапани 7 зв'язані кабелями 13 з контролером 14. Визначення спожитої теплової енергії від опалювальних пристроїв 9 здійснюється наступним чином. В контролер 14 при його програмуванні вносяться дані про всі опалювальні пристрої 9, усіх опалюваних приміщень помешкання або іншої частини будинку, в межах якого здійснюється облік теплоти. До цих даних належать: тепловіддача секції або модулю опалювального пристрою 9 qн , при нормованій величині температурного напору tн (за даними виробника опалювальних пристроїв); кількість секцій або модулів опалювальних пристроїв 9; показник степеня m (за даними виробника опалювальних пристроїв); коефіцієнт , що враховує схему розміщення опалювальних пристроїв 9. На основі комутованих показань датчиків температури 4, 8, 11 в контролері 14 розраховується фактична величина температурного напору tв для кожного опалювального пристрою 9: t в  (t вх  t вих ) / 2  t в , C , 30 (1) де t вх - температура теплоносія на вході до опалювального пристрою 9, °C; tвих - температура теплоносія на виході з опалювального пристрою 9, °C; tв - температура від датчиків 4, що відповідає температурі повітря в опалюваному приміщенні, °C. Залежність дійсної тепловіддачі опалювального пристрою 9 qnp від величини температурного напору tн має вигляд: 35 qnp  qнn[(( t вх  t вих ) / 2  t в ) / tн ]m ,Bm . 40 (2) Вимірювання величини теплового потоку від неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12, що знаходяться в опалюваних приміщеннях 1 та 2, в межах яких здійснюється облік теплоти, здійснюється наступним чином. В контролер 14, при його програмуванні, вносяться технічні дані про неізольовані трубопроводи 5, 6, 10, 12, що знаходяться в приміщеннях 1 та 2. До цих даних належать: lт - довжина прокладених неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12, м; d т - діаметр неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12, м; 45 50 - коефіцієнт, що характеризує умови зміни тепловіддачі, в залежності від місця розташування трубопроводів; 2 °C  т - коефіцієнт тепловіддачі труб 5, 6, 10, 12, Вm/(м );  - стала величина 3,14. Величину теплового потоку від неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12 q т знаходять за виразом: bт qт  Fт bт т t т ,Bm , (3) 2 UA 73274 U де: Fт - площа поверхні неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12, яку знаходять за виразом: Fт   dт lт ,м2 , 5 (4) t т - величина температурного напору прокладених неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12 в межах опалюваних приміщень 1 та 2: t в  ( t вх т  t вих т ) / 2  t в , C , 10 (5) де tвх т - температура теплоносія на вході до стояка системи опалення 5, °C; t вих т - температура теплоносія на виході з стояка системи опалення 5, °C; - температура від датчиків 4, що відповідає температурі повітря в опалюваному приміщенні, °C. Так як середня температура вхідної води в опалювальний пристрій 9 та вихідної води з опалювального пристрою 9 відповідає середній температурі води в трубопроводах 5, 6, 10, 12, тоді виконується рівність t т  tв , відповідно, формула (3) прийме вигляд: tв 15 qт  Fт bт т (( tвх  tвих ) / 2  tв ), Bm . 20 (6) Отже, вимірювана величина теплового потоку Q опалювальних пристроїв 9 та неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12, які знаходяться в опалюваних приміщеннях 1 та 2, розраховується контролером 14 за виразом: Qon  qnp  qт ,Bm . (7) Узагальнюючи вирази (2), (6) та (7), наводимо вираз, за яким програмується контролер 14: Qon  qн n [(( t вх  t вих ) / 2  t в ) / tн ]m  Fтb т  т (( t вх  t вих ) / 2  t в ), Bm . 25 30 35 40 45 50 Дані датчиків 4, 8, 11 комутуються на контролер 14 через певний невеликий проміжок часу (15…20 с). Результати розрахунків величини теплового потоку від кожного опалювального пристрою 9 та неізольованих трубопроводів 5, 6, 10, 12, що знаходяться в межах опалюваних приміщень 1 та 2, інтегруються за відомими методиками, в результаті чого можна одержати дані про сумарну кількість використаної теплової енергії протягом заданого проміжку часу. Спосіб вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, здійснює регулювання витрати теплової енергії від опалювальних пристроїв 9, одночасно з вимірюванням, від одного контролера 14, та забезпечує необхідну температуру повітря в приміщеннях 1 і 2. При програмуванні контролера 14 попередньо, в його програматор, вносять необхідні величини температур приміщень 1 та 2. Контролер 14 збирає дані від датчиків температур повітря опалюваних приміщень 1 і 2, та при відхиленні температури повітря в обох чи одному з приміщень 1 або 2, від заданих величин на програматорі, дає сигнал на відкриття або закриття відповідним регулювальним клапанам 7, які знаходяться перед датчиками температури 8 на вході в опалювальні пристрої 9, на подавальних підводках 4. Регулювальні клапани 7 збільшують або зменшують кількість теплоносія, який подається в опалювальні пристрої 9, регулюючи величину теплового потоку від опалювальних пристроїв 9 та, відповідно, температуру повітря в опалюваних приміщеннях 1 і 2. При програмуванні контролера 14, можна застосовувати багатоденну програму бажаної температури повітря в приміщеннях 1 та 2, від декількох переключень на добу, для кожного приміщення окремо. Запропонований спосіб вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, дозволяє забезпечити значення похибки вимірювання теплової енергії не більше, від значень, рекомендованих нормативними документами (Тимчасові правила обліку відпуску і споживання теплової енергії - наказ Державного Комітету України з житловокомунального господарства, України № 57/112 від 01.07.96 - Київ, 1996). Застосування способу вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою дасть можливість споживачам більш точно та досконало 3 UA 73274 U 5 10 15 забезпечувати облік спожитої теплової енергії, в будівлях з багатоввідною системою подачі теплової енергії в приміщення, при будь-яких конфігураціях водяного опалення, а також, одночасно, від одного контролера, при його попередньому програмуванні, здійснювати автоматичне регулювання витрати теплової енергії в окремих опалюваних приміщеннях, тим самим забезпечуючи необхідну з гігієнічної точки зору температуру повітря, застосовуючи багатоденну програму бажаної температури від декількох переключень на добу, при цьому автоматично знижувати температуру повітря в опалюваних приміщеннях, при відсутності людей, в нічні години і т.п., а також, завчасно встановлювати необхідну температуру до прибуття людей. Такий спосіб вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою не потребує реконструкції існуючих теплових мереж в будівлях та служитиме об'єктивним економічним стимулом для локального споживача з метою виконання ним різноманітних заходів щодо економії теплової енергії. Джерела інформації: 1. Тепловодосчетчик Х12. Руководство по эксплуатации. Измерительные технологии - Киев. 1999. 2. Спосіб вимірювання величини теплового потоку від опалювального пристрою. Опис до деклараційного патенту МПК 7 F24D 17/00. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб вимірювання та регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, що включає вимірювання температур теплоносія на вході та на виході з опалювального пристрою, збирання та обробку даних за допомогою контролера від датчиків, при вимірюванні температури повітря в опалюваному приміщенні, та введення в контролер даних про опалювальний пристрій, який відрізняється тим, що за рахунок регулювального клапана, що встановлюється перед датчиком вимірювання температури теплоносія на вході до опалювального пристрою, здійснюється регулювання величини теплового потоку від опалювального пристрою, за сигналами від контролера, який одночасно визначає величину теплового потоку від опалювального пристрою за виразом: Q  qн n [(( t вх  t вих ) / 2  t в ) / tн ]m  Fтb т  т (( t вх  t вих ) / 2  t в ), Bm , де Q - вимірювана величина теплового потоку від опалювального пристрою, Вт; qн - тепловіддача секції або модулю опалювального пристрою, Вт/секц.; 35 n - кількість секцій або модулів в опалювальному пристрої, тепловий потік від якого вимірюється, секц.;  - коефіцієнт, що враховує схему розміщення опалювального пристрою; tн - нормована величина температурного напору опалювальних пристроїв, °С; t вх - температура теплоносія на вході до опалювального пристрою, °С; 40 tвих - температура теплоносія на виході з опалювального пристрою, °С; tв - температура повітря в опалювальному приміщенні, °С; m - показник степеня; 2 Fт - площа поверхні неізольованого трубопроводу, м ; - коефіцієнт, що характеризує умови зміни тепловіддачі, в залежності від місця розташування трубопроводів; 2  т - коефіцієнт тепловіддачі труб, Вт/(м °С). bт 45 4 UA 73274 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5