Датчик метеоусловий для автоматического регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения здания

 

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 номинальные сопротивления чувствительных элементов связаны между собой математической зависимостью. Использование изобретения обеспечивает экономию тепловой энергии в здании. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4744069/06 (22) 27.09,89 (46) 07,03.92. Бел. ¹ 9 о. (71) Центральный научно-исследовательский и проектно-экспериментальный институт инженерного оборудования городов, жилых и общественных зданий Госкомархитектуры СССР (72) Ю.А.Гершензон, Б,С.Виглин, Ю.Б.Мальков.и А.З.Ивянский (53) 662.927 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 576494„кл. F 24 0 17/00, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 555294, кл. 6 01 К 7/16, 1977. (54) ДАТЧИК МЕТЕОУСЛОВИЙ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТПУСКА

ТЕПЛОТЫ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ

„„SU „, 1718178 А1 (s>>s G 01 К 7/16, F 24 О 19/10 (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.

1718178

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 к устройствам 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 (2j.

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-1, PC.29, Т48М, 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.

Кроме того, термометр сопротивления установлен на крышке датчика без ориентации по плоскости обслуживаемого фасада здания, что нарушает пропорциональность между его избыточной температурой и тепловым потоком, поступающим в здание за счет солнечной радиации, а следовательно, при регулировании будет нарушен баланс между теплопотерями помещений и теплопоступлениями в них и возникнут нежелательные отклонения температуры помещений от нормы.

Целью изобретения является повышение точности путем формирования сигнала, пропорционального эквивалентной температуре наружного воздуха, учитывающей влияние солнечной радиации, Датчик метеоусловий автоматического регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения здания содержит два чувствительных элемента в виде термометров сопротивления, один из которых расположен в зоне воздействия солнечной радиации, другой — в зоне обдува наружным воздухом.

Для 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 прозрачным экраном, а номинальные сопротивления чувствительных элементов связаны соотношением

R1 к

R <+R где R< и Rz — номинальные сопротивления соответственно облучаемой и защищенной от облучения частей чувствительного элемента;

К вЂ” коэффициент, зависящий от типа и назначения 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 на плоскую вытянутую пластину чувсгвительного элемента намотано проволочное сопротивление равномерно или дискретно с возможностью его перемещения из облучаемой в защищенную от облучения часть датчика и обратно с меняющейся при этом долей номинального сопротивления облучаемой части чувствительного элемента с К = 1 — О.

Для учета увеличения теплопотерь здания из-за влияния ветоа 10 — 15 g часть чув1718178 ствительного 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 к Лс(1) где A tc — приращение температуры облучаемого чувствительного элемента за счет воздействия солнца;

Л1э в. — 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 них норМйруется 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

Rc — 0,4 — 0,6, для теплиц это соотношение составляет

Rc

+ = 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 нее проволочным сопротивлением.

Чувствительный элемент 2 установлен с воэможностью перемещения его в облучае5 мую солнцем часть 3 датчика, защищенную от воздействия солнца часть 4 датчика или в любое другое промежуточное положение, при этом облучаемая солнцем часть датчика

3 с находящейся в ней частью чувствитель10 ного элемента 2 защищена прозрачным экраном 5 от обдува наружным воздухом, а остальная часть 4 датчика с расположенной в ней частью чувствительного элемента 2, воспринимающая только температуру на15 ружного воздуха, защищена от облучения непрозрачным футляром 6 с отверстиями 7 и 8 для обдува ее наружным воздухом. Кроме того, датчик имеет теплоизолирующую подложку 9.

20 Наружная поверхность непрозрачного футляра 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 плоскости обслуживаемого фасада здания.

При отсутствии солнечной радиации об30 лучаемая и защищенная от облучения части чувствительного элемента 2 датчика имеют температуру, равную температуре наружного воздуха, т,е.

tc = tH

35 тз=тн, где tc — температура облучаемой части чувствительного элемента датчика;

tH — температура наружного воздуха; тз — температура защищенной от облу40 чения части чувствительного элемента датчика.

Сопротивление облучаемой и защищенной от облучения частей чувствительного элемента датчика, а также их суммарное со45 противление соответствуют этим параметрам и его выходной сигнал после преобразования соответствующим образом регулирует отпуск теплоты, .

При воздействии солнечной радиации

50 облучаемая часть чувствительного элемента датчика имеет температуру

1с н+ Atc где h tc — приращение температуры облучаемой солнцем части чувствительного эле55 мента датчика, вызванное солнечной радиацией, а температура защищенной от облучения части чувствительного элемента 2 датчика равна

1718178

20

45

55 з = .

При этом сопротивления облучаемой и защищенной от облучения частей чувстви-. тельного элемента 2 датчика соответствуют средневзвешенному значению температур его частей.

Однако поскольку

Rc К

Вз 1 — К где Rc — сопротивление облучаемой части чувствительного элемента 2 датчика; йз — сопротивление защищенной от облучения части чувствительного элемента 2 датчика;

К- коэффициент, характеризующий отношение приращений средней температуры чувствительного элемента эквивалентного ему приращения температуры наружного воздуха, которое вызвало бы уменьшение теплопотерь помещений облучаемого фасада или возрастание теплопоступлений в них на величину, равную мощности солнечного излучения, воспринимаемой этим фасадом, то суммарное сопротивление чувствительного элемента 2 датчика соответствует сле- 2 дующему значению температур его частей:

t g = К tc + (1 — К) t3 (3) гДе 1я — темпЕРатУРа Датчика, т.Е. tg =

- К (сн + etc) + (1 — К) тн = 1н + К Ate.

Однако, как следует из (1), если

К Лтс = Лтвкв.

TOtg tH+ ЬЬкв=Ькв {4)

При соблюдении указанного отношения (2) сопротивления частей чувствительного элемента 2 датчика его выходной сигнал пропорционален эквивалентной температуре наружного воздуха, учйтывающей солнечную радиацию. При использовании такого сигнала для регулирования отпуска тепла в систему отопления баланс между теплопоступлениями в помещение от солнечной радиации, работы системы отопления и теплопотерями помещения обеспечивает в помещении нормируемую температуру внутреннего воздуха.

Для использования однотипных датчиков в различных по величине тепловосприятия инсоляции зданиях и обеспечения возможности точной настройки датчика для конкретного объекта щвствительный элемент 2 датчика может быть равномерно или дискретно намотан на плоскую вытянутую пластину 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, облучаемой

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 объект при одновременном повышении комфортности помещений и расширения области применения путем использования датчика в комплекте с серийно выпускаемыми приборами автоматического регулирования отпуска тепла на отопление

Формула изобретения

Датчик метеоусловий для автоматического регулирования отпуска теплоты в системах теплоснабжения здания, содержащий два 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 прозрачным экраном, а номинальные сопротивления чувствительных элементов связаны соотношением

R1 Ri +Rz) где И1ий2-номинальные сопротивления соответственно облучаемой и защищенной от облучения частей чувствительного элемента;

К вЂ” коэффициент, зависящий от типа и назначения зданий (для жилых зданий К =

0,4 — 0,6; для теплиц К = 0.7 — 0,8).

1718178

Составитель М.Валов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н, Ревская

Редактор С.Пекарь .

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 о

Заказ 880 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5