Циркуляционный насосный агрегат и гелиотермическая установка

Группа изобретений относится к циркуляционному насосному агрегату (2) и гелиотермической установке с таким насосным агрегатом. Насосный агрегат (2) имеет электрический приводной двигатель (6) и интегрированное в агрегат (2) устройство (10) управления. В насосном агрегате (2) расположен по меньшей мере один внутренний датчик (16) температуры, который регистрирует температуру среды, нагнетаемой агрегатом (2), и подает соответствующий сигнал температуры устройству (10) управления. Устройство (10) управления выполнено так, чтобы на основе сигнала температуры датчика (16) приблизительно определять температуру жидкости в резервуаре для жидкости, соединенном с насосным агрегатом (2) через нагревательный контур. Устройство (10) интегрировано в насосный агрегат (2). При останове двигателя (6), на основе сигнала температуры, поданного датчиком (16) ранее, при эксплуатации двигателя (6), в течение дальнейшего изменения во времени оно приблизительно определяет температуру жидкости в резервуаре, соединенном с агрегатом (2) через нагревательный контур. Изобретения направлены на усовершенствование конструкции гелиотермической установки с насосным агрегатом за счет упрощения монтажа и снижения подверженности к неисправностям при эксплуатации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к циркуляционному насосному агрегату, а также гелиотермической установке, содержащей такой циркуляционный насосный агрегат.

Гелиотермические установки имеют по меньшей мере один солнечный коллектор и резервуар для воды, в котором, например, накапливается предназначенная для нагрева техническая вода. Солнечный коллектор соединен с теплообменником, расположенным в или на резервуаре для воды, через нагревательный контур, в котором расположен циркуляционный насос, нагнетающий нагретый солнечным коллектором теплоноситель в теплообменник резервуара для воды и из него обратно в солнечный коллектор. Известно управление этим циркуляционным насосом по частоте вращения, в зависимости от потребного тепла в резервуаре для воды и количества тепла, вырабатываемого в солнечном коллекторе. Для этого известные установки имеют по меньшей мере два датчика температуры, один в солнечном коллекторе и один в резервуаре для воды. Эти два датчика температуры должны соединяться с устройством управления, которое при необходимости может быть интегрировано в циркуляционный насос. Такие соединения датчиков предрасположены к неисправностям при монтаже и при эксплуатации.

Поэтому задачей изобретения является усовершенствовать конструкцию гелиотермической установки, чтобы упрощался монтаж и снижалась подверженность к неисправностям при эксплуатации.

Эта задача решается с помощью циркуляционного насосного агрегата для гелиотермической установки с признаками, указанными в п. 1 формулы изобретения, а также с помощью гелиотермической установки с признаками, указанными в п. 12 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрываются в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения, последующего описания, а также прилагаемых фигур.

Предлагаемый изобретением циркуляционный насосный агрегат имеет электрический приводной двигатель и предпочтительно устройство управления для управления или, соответственно, регулирования этого электрического приводного двигателя. В частности, устройство управления выполнено таким образом, что оно может управлять или, соответственно, регулировать частоту вращения электрического приводного двигателя. Электрический приводной двигатель известным образом осуществляет привод по меньшей мере одного рабочего колеса центробежного насоса. Центробежный насос предпочтительно известным образом образует с электрическим приводным двигателем один конструктивный узел в виде циркуляционного насосного агрегата.

В соответствии с изобретением циркуляционный насосный агрегат имеет по меньшей мере один внутренний датчик температуры. Этот внутренний датчик температуры расположен в циркуляционном насосном агрегате так, что он регистрирует температуру среды, нагнетаемой циркуляционным насосным агрегатом. Для этого датчик температуры предпочтительно расположен внутри корпуса насоса циркуляционного насосного агрегата на или в пути течения нагнетаемой среды или, соответственно, нагнетаемой жидкости. Датчик температуры может быть при этом расположен так, чтобы он непосредственно приходил в контакт с нагнетаемой средой, однако может быть также, например, соединен со стенками, задающими путь течения через корпус насоса. Это предлагается, в частности, тогда, когда корпус насоса, который задает пути течения, выполнен из теплопроводящего материала, такого как, например, металл. Особенно предпочтительно датчик температуры может представлять собой инфракрасный датчик, который расположен на циркуляционном насосном агрегате и измеряет температуру поверхности стенок корпуса насоса, находящихся в контакте с нагнетаемой средой. Такой инфракрасный датчик может быть, в частности, расположен в корпусе для электроники вне корпуса насоса с обзором стенок корпуса насоса. Особенно предпочтительно такой инфракрасный датчик может быть размещен на печатной плате, расположенной в корпусе для электроники или корпусе насосного агрегата, и направлен на стенки пути течения. Так, направление обзора инфракрасного датчика может быть, например, направлено на разделительную трубу в приводном двигателе, которая наполнена нагнетаемой средой и предпочтительно выполнена теплопроводящей, в частности из металла. Датчик температуры выполнен так, что он подает устройству управления сигнал температуры, соответствующий температуре среды, нагнетаемой циркуляционным насосным агрегатом. Это позволяет устройству управления управлять и/или регулировать приводной двигатель на основе зарегистрированного сигнала температуры указанного по меньшей мере одного датчика температуры, в частности регулировать по частоте вращения. При этом в управление или, соответственно, регулирование могут включаться и другие параметры, например, сигналы других датчиков.

Кроме того, устройство управления интегрировано в циркуляционный насосный агрегат. Так, образующие устройство управления электрические и электронные блоки предпочтительно интегрированы в корпус для электроники или, соответственно, клеммную коробку, которая расположена на электрическом приводном двигателе циркуляционного насосного агрегата. Так, циркуляционный насосный агрегат может образовывать интегрированный конструктивный узел, который включает в себя все компоненты, необходимые для эксплуатации циркуляционного насосного агрегата, а именно, электрический приводной двигатель, собственно насос или, соответственно, центробежный насос и электрические или, соответственно, электронные блоки, которые образуют устройство управления для управления или, соответственно, регулирования приводного двигателя.

В соответствии с изобретением устройство управления выполнено таким образом, что на основе сигнала температуры внутреннего датчика температуры оно приблизительно определяет температуру жидкости в резервуаре для жидкости, соединенном с циркуляционным насосным агрегатом через нагревательный контур. Этот вариант осуществления имеет то преимущество, что можно обойтись без датчика температуры на или в самом резервуаре для жидкости. Вместо этого температура в резервуаре для жидкости, которая, например, необходима для управления гелиотермической установкой, определяется опосредствованно с помощью внутреннего датчика температуры циркуляционного насосного агрегата. Тем самым упрощается конструкция такой гелиотермической установки, так как можно обойтись без внешнего датчика температуры и его соединения с устройством управления. Благодаря этой мере, с одной стороны, упрощается монтаж установки, а с другой стороны, повышается также надежность при эксплуатации установки.

Предпочтительно устройство управления имеет коммуникационный интерфейс, который выполнен для коммуникации с по меньшей мере одним внешним устройством, в частности датчиком, исполнительным механизмом и/или по меньшей мере одним внешним управлением. С помощью этого коммуникационного интерфейса насосный агрегат может, например, коммуницировать с вышестоящим управлением, другими нижестоящими насосными агрегатами, исполнительными механизмами, такими как, например, клапаны или другие внешние датчики или, соответственно, принимать сигналы от таких устройств.

Особенно предпочтительно коммуникационный интерфейс выполнен для коммуникации с по меньшей мере одним внешним датчиком температуры. Это, в частности, внешний датчик температуры, который предусмотрен для расположения в или на солнечном коллекторе для регистрации температуры текучей среды в солнечном коллекторе.

Устройство управления также предпочтительно выполнено таким образом, что оно управляет или, соответственно, регулирует электрический приводной двигатель, в зависимости от сигнала температуры внутреннего датчика температуры и сигнала температуры указанного по меньшей мере одного внешнего датчика температуры. Так, это устройство управления может управлять насосным агрегатом так, чтобы, например, в зависимости от зарегистрированных сигналов температуры устанавливался желаемый расход. При этом, например, внешний датчик температуры может регистрировать температуру на источнике тепла, таком как солнечный коллектор, а внутренний датчик температуры – температуру предназначенной для нагрева среды, в частности предназначенной для нагрева воды. Тогда управление или, соответственно, регулирование приводного двигателя может осуществляться так, чтобы он устанавливал необходимый расход, который, например, необходим для нагрева технической воды с помощью теплообменника.

Коммуникационный интерфейс устройства управления может быть выполнен в виде проводного электрического коммуникационного интерфейса, а также, например, в виде оптического коммуникационного интерфейса. Особенно предпочтительно коммуникационный интерфейс выполнен в виде беспроводного интерфейса и, в частности, в виде радиоинтерфейса. Благодаря этому минимизируются издержки монтажа, в частности, при соединении с более удаленно расположенными блоками, так как можно обойтись без трудоемкого электромонтажа. Надлежащие внешние блоки или, соответственно, устройства, которые должны связываться с коммуникационным интерфейсом устройства управления, имеют тогда целесообразным образом соответственно выполненные коммуникационные интерфейсы, т.е. при необходимости проводные или беспроводные интерфейсы. Особенно предпочтительно эти устройства также имеют радиоинтерфейсы. Так, например, внешний датчик температуры может быть снабжен ответным интерфейсом, в частности радиоинтефейсом, который таким образом может коммуницировать с устройством управления через его коммуникационный интерфейс. При этом предусмотрена по меньшей мере одна однонаправленная коммуникация от датчика к устройству управления. При необходимости может быть также предусмотрена двунаправленная коммуникация, например, для связи внешнего устройства с устройством управления. Такая двунаправленная коммуникация предлагается, кроме того, когда внешнее устройство представляет собой, например, исполнительный механизм, такой как управляемый клапан.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения коммуникационный интерфейс устройства управления выполнен для автоматической связи с коммуникационным интерфейсом указанного по меньшей мере одного внешнего устройства. Такой вариант осуществления предпочтителен особенно тогда, когда обе части, т.е. устройство управления и внешнее устройство, соединены друг с другом, например, через сетевую или шинную систему, в которую включены и другие блоки или устройства. В такой сети, например, сети данных, устройство управления и внешнее устройство могут тогда предпочтительно самостоятельно распознавать друг друга и автоматически связываться для коммуникации. Кроме того, этот вариант осуществления предлагается тогда, когда коммуникационные интерфейсы выполнены в виде радиоинтерфейсов. Так упрощается монтаж, так как оба прибора, когда они введены в эксплуатацию, посредством соответствующих сигналов коммуницируют друг с другом так, что они самостоятельно распознают друг друга и автоматически связываются друг с другом для коммуникации. Так, например, внешний датчик температуры может автоматически находиться коммуникационным интерфейсом устройства управления и связываться таким образом, чтобы устройство управления использовало сигнал температуры этого связанного внешнего датчика температуры для управления или, соответственно, регулирования. Такая связь существенна именно тогда, когда в пределах досягаемости находятся несколько датчиков или устройств управления, так как тогда необходима жесткая привязка, во избежание неисправностей.

Также предпочтительно коммуникационный интерфейс устройства управления выполнен таким образом, что он автоматически осуществляет связь или, соответственно, коммуникационное соединение с коммуникационным интерфейсом предназначенного для связи внешнего устройства, если это внешнее устройство еще не связано или, соответственно, не соединено с другим насосным агрегатом или, соответственно, его устройством управления. Таким образом, при автоматической связи предотвращается ошибочная связь внешнего устройства, например, датчика температуры, с устройствами управления двух насосных агрегатов. Так может обеспечиваться привязка внешнего устройства к точно одному устройству управления. Однако альтернативно в сложных системах можно также связывать внешнее устройство с двумя насосными агрегатами для коммуникации, например, предоставлять сигнал одного внешнего датчика температуры двум насосным агрегатам или, соответственно, их устройствам управления, когда управление или, соответственно, регулирование двух насосных агрегатов должно осуществляться на основе одного и того же сигнала температуры этого внешнего датчика температуры. Так при необходимости может экономиться один внешний блок, такой как датчик температуры. Для этого внешнее устройство может иметь два или больше предназначенных для связи или, соответственно, соединения коммуникационных интерфейса или входа или, соответственно, выхода.

Особенно предпочтительно устройство управления предлагаемого изобретением циркуляционного насосного агрегата выполнено для управления гелиотермической установкой, имеющей по меньшей мере один резервуар для жидкости и по меньшей мере один солнечный коллектор для нагрева жидкости в резервуаре для жидкости, при этом циркуляционный насосный агрегат предусмотрен для встраивания в нагревательный контур между резервуаром для жидкости и солнечным модулем. В такой установке устройство управления циркуляционного насосного агрегата может выполнять все управление или, соответственно, регулирование гелиотермической установки, т.е., в частности, управлять или, соответственно, регулировать приводной двигатель циркуляционного насосного агрегата так, чтобы жидкость в резервуаре для жидкости желаемым образом нагревалась солнечным коллектором. Так можно обойтись без внешнего устройства управления, и заметно упрощается монтаж всей установки. Устройство управления предпочтительно интегрировано в циркуляционный насосный агрегат, благодаря чему особенно упрощается монтаж. Устройство управления циркуляционного насосного агрегата может коммуницировать с другими внешними устройствами, например, при необходимости управлять или, соответственно, регулировать другие насосные агрегаты, активировать клапаны и при необходимости регистрировать данные от внешних датчиков, таких как датчики расхода и/или датчики температуры, и учитывать их при управлении или, соответственно, регулировании гелиотермической установки или, соответственно, управлять или, соответственно, регулировать установку на основе входных данных измерений.

Циркуляционный насосный агрегат находится на пути течения теплоносителя предпочтительно с выходной стороны теплообменника, который расположен на или в резервуаре для жидкости, так что температура теплоносителя в нагревательном контуре, которая выходит из теплообменника резервуара для жидкости, по существу соответствует температуре внутри резервуара для жидкости. То есть, когда температура теплоносителя регистрируется внутренним датчиком температуры циркуляционного насосного агрегата, можно, таким образом, делать заключение о температуре внутри резервуара для жидкости. При необходимости устройство управления может при этом производить корректировки, например, на основе индивидуальных факторов корректировки, зависящих от установки. Так, например, при управлении может учитываться расстояние от циркуляционного насосного агрегата до резервуара для жидкости, вследствие которого может происходить остывание теплоносителя между резервуаром для жидкости и циркуляционным насосным агрегатом.

Особенно предпочтительно устройство управления выполнено таким образом, что также при останове насосного агрегата, т.е. когда не происходит нагнетание теплоносителя, оно может по меньшей мере приблизительно определять температуру в резервуаре для жидкости. Для этого устройство управления выполнено так, что оно находит температуру жидкости в резервуаре для жидкости в случае останова циркуляционного насосного агрегата на основе температуры, в последний раз зарегистрированной внутренним датчиком температуры при эксплуатации циркуляционного насосного агрегата. При этом устройство управления может быть выполнено так, чтобы оно продолжало запись или экстраполировало температуру, исходя из найденного в последний раз значения температуры при эксплуатации циркуляционного насосного агрегата, при изменении во времени вдоль заданной кривой.

Также предпочтительно, чтобы устройство управления было выполнено таким образом, чтобы в основу определения температуры жидкости в резервуаре для жидкости была положена заданная нисходящая кривая изменения температуры во времени, причем эта кривая предпочтительно проходит, нисходя линейно или экспоненциально. При этом устройство управления, в частности, выполнено так, что оно определяет температуру жидкости в резервуаре для жидкости на основе такой заданной кривой тогда, когда приводной двигатель насосного агрегата выключен, т.е. циркуляционный насосный агрегат не находится в эксплуатации. В этом состоянии теплоноситель не нагнетается из резервуара для жидкости в циркуляционный насосный агрегат, и внутренний датчик температуры не определяет, таким образом, текущую температуру теплоносителя, выходящего из резервуара для жидкости или, соответственно, его теплообменника. Поэтому в этом состоянии не регистрируется текущая температура жидкости в резервуаре для жидкости. Названное определение температуры на основе заданной кривой осуществляется в этом случае, исходя из зарегистрированной в последний раз текущей температуры при эксплуатации циркуляционного насосного агрегата, т.е. при работающем приводном двигателе. Тогда, исходя из этого последнего значения температуры, которое было зарегистрировано при эксплуатации циркуляционного насосного агрегата внутренним датчиком температуры, на основе заданной кривой оценивается или, соответственно, экстраполируется текущее значение температуры жидкости в резервуаре для жидкости при выключенном насосном агрегате.

При этом кривая, в частности нисходящая кривая, учитывает остывание жидкости в резервуаре для жидкости, когда подвод тепла отсутствует. Когда циркуляционный насосный агрегат не находится в эксплуатации, подвод тепла от солнечного коллектора не происходит. При этом остывание происходит, с одной стороны, вследствие тепловых потерь резервуара для жидкости в зависимости от его изоляции. Вид и качество изоляции резервуара для жидкости может быть при этом учтен в кривой. С другой стороны, остывание наступает, например, тогда, когда из резервуара для жидкости отбирается нагретая техническая вода, и одновременно доливается холодная техническая вода. Это могло бы учитываться в управлении с помощью датчика расхода, который регистрирует отбор технической воды, для более точной оценки текущей температуры. Альтернативно средний отбор технической воды может быть учтен в кривой, на основе которой определяется или, соответственно, оценивается температура.

Наряду с описанным выше циркуляционным насосным агрегатом, изобретение относится также к гелиотермической установке, содержащей по меньшей мере один солнечный коллектор, по меньшей мере один резервуар для жидкости и по меньшей мере один, расположенный в нагревательном контуре между солнечным коллектором и резервуаром для жидкости, циркуляционный насосный агрегат, который выполнен в соответствии с предыдущим описанием. В такой гелиотермической установке устройство управления циркуляционного насосного агрегата, предпочтительно, как описано выше, может выполнять управление всей гелиотермической установкой. При этом расположение интегрированного датчика температуры в циркуляционном насосном агрегате имеет то описанное выше преимущество, что с помощью этого внутреннего датчика температуры может по меньшей мере приблизительно определяться температура в резервуаре для жидкости, так что для управления или, соответственно, регулирования гелиотермической установки значение температуры для температуры жидкости в резервуаре для жидкости известно без непосредственного расположения датчика температуры на или в резервуаре для жидкости. Благодаря этому упрощается конструкция всей гелиотермической установки, так как нет необходимости монтировать датчик температуры в или на резервуаре для жидкости и соединять его с устройством управления для коммуникации. При этом облегчается монтаж установки, предотвращается опасность неправильной монтажа и, кроме того, повышается отказоустойчивость установки.

Особенно предпочтительно на солнечном коллекторе расположен по меньшей мере один внешний датчик температуры, регистрирующий температуру теплоносителя в солнечном коллекторе и имеющий коммуникационный интерфейс, через который он связан с коммуникационным интерфейсом устройства управления циркуляционного насосного агрегата таким образом, что устройство управления принимает сигналы температуры от внешнего датчика температуры. Предпочтительно коммуникационные интерфейсы выполнены в виде радиоинтерфейсов. Благодаря интеграции датчика температуры в циркуляционный насосный агрегат достаточно этого одного внешнего датчика температуры, чтобы обеспечивать возможность управления или, соответственно, регулирования гелиотермической установки на основе температуры в солнечном коллекторе и температуры в резервуаре для жидкости. Таким образом, по этому варианту осуществления с устройством управления должен соединяться или, соответственно, связываться только один внешний датчик температуры. Другой датчик температуры интегрирован непосредственно в циркуляционный насосный агрегат и там может быть жестко соединен, в частности электрической проводкой, с устройством управления, в частности, когда оно тоже интегрировано в циркуляционный насосный агрегат.

Нагревательный контур, т.е. нагревательный контур солнечного коллектора, предпочтительно соединен с резервуаром для жидкости через теплообменник, который также предпочтительно находится в резервуаре для жидкости. Так теплообменник в резервуаре для жидкости может быть образован расположенным внутри резервуара для жидкости трубопроводом, по которому течет теплоноситель. В резервуаре для жидкости может, например, находиться предназначенная для нагрева техническая вода. Альтернативно теплообменник может быть также расположен вне резервуара для жидкости. В этом случае предназначенная для нагрева жидкость в резервуаре для жидкости могла бы нагнетаться через этот внешний теплообменник, например, с помощью другого циркуляционного насоса.

Ниже изобретение описывается в качестве примера с помощью прилагаемых фигур:

фиг. 1: схематично предлагаемый изобретением циркуляционный насосный агрегат;

фиг. 2: схематично предлагаемая изобретением гелиотермическая установка;

фиг. 3: изменение температуры в резервуаре для жидкости; и

фиг. 4: изменение температуры в резервуаре для жидкости с оптимизированным определением температуры с помощью устройства управления.

Предлагаемый изобретением циркуляционный насосный агрегат 2 известным образом имеет корпус 4 насоса, который содержит не показанное здесь рабочее колесо центробежного насоса, а также соединенный с корпусом 4 насоса электрический приводной двигатель 6, который осуществляет привод указанного по меньшей мере одного рабочего колеса в корпусе 4 насоса. Корпус насоса имеет два присоединительных патрубка 8, а именно, впускной патрубок и выпускной патрубок, для соединения с внешними трубопроводами.

Приводной двигатель 6 может быть выполнен известным образом, например, с ротором на постоянных магнитах и предпочтительно в виде двигателя с разделительной трубой.

Другой составной частью циркуляционного насосного агрегата является устройство 10 управления. Устройство 10 управления интегрировано в насосный агрегат 2, например, расположено в корпусе для электроники или, соответственно, клеммной коробке, которая непосредственно соединена с электрическим приводным двигателем 6 или расположена вместе с ним в интегрированном корпусе. Устройство 10 управления имеет преобразователь 12 частоты, с помощью которого может изменяться частота вращения приводного двигателя 6. Т.е. устройство 10 управления может осуществлять управление частотой вращения или, соответственно, регулирование частоты вращения приводного двигателя 6. Кроме того, устройство 10 управления имеет модуль 14 управления, который, в частности, может быть выполнен в виде модуля программного обеспечения. Модуль 14 управления управляет преобразователем 12 частоты, чтобы устанавливать желаемую частоту вращения электрического приводного двигателя 6. Кроме того, модуль 14 управления принимает сигналы или, соответственно, данные от датчиков, которые формируют входные сигналы, необходимые для управления или, соответственно, регулирования.

Так, в циркуляционном насосном агрегате 2 в корпусе 4 насоса внутренний датчик 16 температуры расположен так, что он регистрирует температуру среды, которая нагнетается через корпус 4 насоса. Эта среда представляет собой, в частности, теплоноситель, такой как, например, вода в нагревательном контуре, как это описывается ниже. Внутренний датчик 16 температуры подает сигнал температуры, который передается модулю 14 управления в виде входной величины, которая положена в основу управления или, соответственно, регулирования, как обозначено на фиг. 1 штриховой линией. Кроме того, устройство 10 управления имеет коммуникационный интерфейс 18, который в этом предпочтительном примере выполнен в виде радиоинтерфейса. Коммуникационный интерфейс 18 служит для коммуникации с внешним датчиком 20 температуры, который показан на фиг. 2. Внешний датчик 20 температуры имеет ответный коммуникационный интерфейс 22, который тоже выполнен в виде радиоинтерфейса, и может посылать сигналы температуры, соответствующие температуре, регистрируемой внешним датчиком 20 температуры, в коммуникационный интерфейс 18 устройства 10 управления. Так, в этом устройстве обрабатываются также сигналы температуры от внешних датчиков 20 температуры модуля 14 управления, и соответственно осуществляется управление приводным двигателем 6.

Коммуникационные интерфейсы 18 и 22 предпочтительно выполнены так, что они обеспечивают возможность автоматической связи или, соответственно, соединения, т.е. привязки внешнего датчика 20 температуры к устройству 10 управления или, соответственно, его модулю 14 управления. Т.е. при первом включении коммуникационные модули распознают друг друга и выполняют соединение или, соответственно, процедуру связи, так что впоследствии модулю 14 управления надежно передаются выходные сигналы внешнего датчика 20 температуры.

На фиг. 2 показано расположение циркуляционного насосного агрегата 2 в соответствии с фиг. 1 в гелиотермической установке. Гелиотермическая установка имеет солнечный коллектор 24 и резервуар 26 для жидкости. Солнечный коллектор 24, причем он может быть также выполнен в виде системы из нескольких солнечных коллекторов, через нагревательный контур 28 соединен с резервуаром 26 для жидкости. В этом нагревательном контуре 28 расположен циркуляционный насосный агрегат 2 для нагнетания теплоносителя через солнечный коллектор 24 и теплообменник 30 внутри резервуара 26 для жидкости. При этом циркуляционный насосный агрегат 2 в направлении течения через нагревательный контур 28 расположен с выходной стороны теплообменника 30, т.е. резервуара 26 для жидкости. При этом расположении теплоноситель, который выходит из теплообменника 30, имеет по существу ту же самую температуру, что и жидкость внутри резервуара 26 для жидкости в области теплообменника 30. Эта температура регистрируется при протекании через насосный агрегат 2 расположенным там внутренним датчиком 16 температуры и в виде сигнала температуры передается устройству 10 управления, т.е. модулю 14 управления. Внешний датчик 20 температуры расположен на или, соответственно, в солнечном коллекторе 24 так, что он регистрирует там температуру теплоносителя. Эта температура в виде сигнала температуры через коммуникационный интерфейс 22 передается коммуникационному интерфейсу 18 устройства 10 управления и при этом передается также устройству 10 управления или, соответственно, его модулю 14 управления. На основе этих двух зарегистрированных значений температуры устройство 10 управления управляет или, соответственно, регулирует с помощью преобразователя 12 частоты частоту вращения приводного двигателя 6 и вместе с тем расход циркуляционного насосного агрегата 2. Так все управление гелиотермической установки может выполняться устройством 10 управления циркуляционного насосного агрегата 2. Устройство 10 управления может, в частности, включать и выключать и регулировать по частоте вращения приводной двигатель 6, чтобы можно было устанавливать расход в зависимости от потребного тепла в резервуаре 26 для жидкости и предоставляемого тепла в солнечном коллекторе 24, чтобы так осуществлять необходимый отвод тепла о солнечного коллектора 24 и необходимый повод тепла к резервуару 26 для жидкости.

Резервуар 26 для жидкости представляет собой, например, резервуар для технической воды, имеющий подвод 32 и вывод 34. Через подвод 32 подводится холодная предназначенная для нагрева техническая вода, через вывод 34 отбирается теплая техническая вода, что происходит, например, путем открытия водопроводного крана. При открытии водопроводного крана или точки отбора ниже по потоку от вывода 34 холодная вода автоматически доливается через подвод 32 в область дна резервуара 26 для жидкости и затем нагревается с помощью теплообменника 30. Для случая, когда солнечный коллектор 24 не вырабатывает достаточно тепла для нагрева жидкости в резервуаре 26 для жидкости, в этом примере в резервуаре 26 для жидкости расположен дополнительный нагревательный элемент 36, который, например, нагревается электрически или с помощью внешнего нагревательного котла.

На фиг. 3 показано изменение температуры T жидкости в резервуаре 26 для жидкости за время t. При этом в интервалы 38 времени циркуляционный насосный агрегат 2 находится в эксплуатации, т.е. приводной двигатель 6 работает, в то время как в интервалы 40 времени циркуляционный насосный агрегат 2, т.е. его приводной двигатель 6, выключен. Кривая 42 на фиг. 3 показывает изменение 42 температуры внутри резервуара 26 для жидкости. Пока циркуляционный насосный агрегат 2 находится в эксплуатации, температура в интервале 38 времени повышается. Затем, после выключения циркуляционного насосного агрегата 2, температура медленно падает. Это обусловливается потерей тепла на самом резервуаре 26 для жидкости или отбором технической воды через вывод 34, что обусловливает переток холодной воды через подвод 32. Потеря тепла на резервуаре 26 для жидкости зависит от вида и качества его изоляции.

Пока циркуляционный насосный агрегат нагнетает жидкость в нагревательном контуре 28, внутренний датчик 16 температуры регистрирует температуру 44, которая по существу соответствует фактической температуре 42 в резервуаре 26 для жидкости. Температура 44 при необходимости становится несколько ниже, чем температура 42 в тот же момент времени, что обусловлено потерями тепла в теплообменнике 30, а также в нагревательном контуре 28 между теплообменником 30 и циркуляционным насосным агрегатом 2. При включении приводного двигателя 6 имеется определенное запаздывание, пока датчик 16 температуры не зарегистрирует температуру 44, которая по существу соответствует температуре 42 в резервуаре 26 для жидкости. Это запаздывание зависит от объемного расхода в нагревательном контуре 28, а также длины трубопровода между теплообменником 30 и циркуляционным насосным агрегатом 2.

С выключением приводного двигателя 6 из теплообменника 30 в циркуляционный насосный агрегат 2 не нагнетается дополнительный теплоноситель, так что датчик 16 температуры больше не регистрирует текущую температуру в резервуаре 26 для жидкости. В примерах осуществления в соответствии с фиг. 3 модуль 14 управления выполнен так, что он продолжает выполнять дальнейшее управление или, соответственно, регулирование на основе оценочного изменения 46 температуры, которое изображено на фиг. 3 штриховой линией. В примере осуществления в соответствии с фиг. 3 оценочное изменение 46 температуры представляет собой постоянное значение, которое соответствует зарегистрированному в последний раз значению 44 температуры во время эксплуатации приводного двигателя 6. Так как в интервалы 40 времени, в которые насосный агрегат 2 не нагнетает теплоноситель, температура 42 в резервуаре 26 для жидкости, как изображено на фиг. 3, фактически падает, возникает отклонение между оценочным изменением 46 температуры и фактическим изменением 42 температуры, из-за чего в управлении или, соответственно, регулировании всей установки могли бы возникать ошибки.

На фиг. 4 показан вариант, при котором эта ошибка уменьшается, при этом оценочное изменение 46ʹ температуры имеет не постоянное значение, а следует нисходящей кривой 46ʹ. Эта кривая 46ʹ или модель этой кривой 46ʹ или, соответственно, сохраненная модель может быть сохранена в модуле 14 управления и при необходимости является адаптируемой, для адаптации ее к фактическому варианту осуществления установки. В частности, нисходящая кривая 46ʹ может учитывать вид изоляции резервуара 26 для жидкости и вместе с тем возникающую потерю тепла, а также средний подвод холодной воды при отборе технической воды. Так значение 46ʹ температуры при выключенном приводном двигателе 6 экстраполируется или, соответственно, оценивается устройством 10 управления или, соответственно, модулем 14 управления на основе сохраненной кривой или, соответственно, сохраненной модели, исходя из последнего измеренного значения 44 температуры при эксплуатации приводного двигателя 6. Таким образом, даже без расположения датчика температуры в резервуаре 26 для жидкости температура жидкости в резервуаре 26 для жидкости может регистрироваться датчиком 16 температуры в циркуляционном насосном агрегате 2 или, если циркуляционный насосный агрегат 2 не нагнетает теплоноситель, оцениваться устройством 10 управления, причем в основу этой оценки может быть положена сохраненная ранее в устройстве 10 управления и адаптированная кривая или, соответственно, заложенная и адаптированная модель, в частности нисходящая кривая, которая воспроизводит ожидаемое изменение температуры за время, исходя из фактически измеренного значения температуры.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

2 Циркуляционный насосный агрегат

4 Корпус насоса

6 Приводной двигатель

8 Присоединительный патрубок

10 Устройство управления

12 Преобразователь частоты

14 Модуль управления

16 Внутренний датчик температуры

18 Коммуникационный интерфейс устройства 10 управления

20 Внешний датчик температуры

22 Коммуникационный интерфейс датчика 20 температуры

24 Солнечный коллектор

26 Резервуар для жидкости

28 Нагревательный контур

30 Теплообменник

32 вывод

34 подвод

36 Нагревательный элемент

38 Интервал времени (насос включен)

40 Интервал времени (насос выключен)

42 Изменение температуры

44 Изменение температуры

46, 46ʹ Оценочное изменение температуры

T Температура

t Время

1. Циркуляционный насосный агрегат (2), имеющий электрический приводной двигатель (6) и устройство (10) управления, при этом

в циркуляционном насосном агрегате (2) расположен по меньшей мере один внутренний датчик (16) температуры, который регистрирует температуру среды, нагнетаемой циркуляционным насосным агрегатом (2), и подает соответствующий сигнал (42) температуры устройству (10) управления,

причем устройство (10) управления выполнено таким образом, что оно на основе сигнала (42) температуры внутреннего датчика (16) температуры приблизительно определяет температуру жидкости в резервуаре (26) для жидкости, соединенном с циркуляционным насосным агрегатом (2) через нагревательный контур (28),

отличающийся тем, что устройство (10) управления интегрировано в циркуляционный насосный агрегат (2), и при останове электрического приводного двигателя (6), на основе сигнала (42) температуры, поданного внутренним датчиком (16) температуры ранее, при эксплуатации электрического приводного двигателя (6), в течение дальнейшего изменения во времени (t) оно приблизительно определяет температуру (46; 46ʹ) жидкости в резервуаре (26) для жидкости, соединенном с циркуляционным насосным агрегатом (2) через нагревательный контур (28).

2. Циркуляционный насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что устройство (10) управления выполнено для управления электрическим приводным двигателем (6).

3. Циркуляционный насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что устройство (10) управления имеет коммуникационный интерфейс (18), который выполнен для коммуникации с по меньшей мере одним внешним устройством (20), в частности датчиком, исполнительным механизмом и/или по меньшей мере одним внешним управлением.

4. Циркуляционный насосный агрегат по п. 3, отличающийся тем, что коммуникационный интерфейс (18) выполнен для коммуникации с по меньшей мере одним внешним датчиком (20) температуры.

5. Циркуляционный насосный агрегат по п. 4, отличающийся тем, что устройство (10) управления выполнено таким образом, что оно регулирует электрический приводной двигатель (6) по частоте вращения, в зависимости от сигнала (42) температуры внутреннего датчика (16) температуры и сигнала температуры указанного по меньшей мере одного внешнего датчика (20) температуры.

6. Циркуляционный насосный агрегат по п. 3, отличающийся тем, что коммуникационный интерфейс (18) выполнен в виде беспроводного интерфейса и, в частности, в виде радиоинтерфейса.

7. Циркуляционный насосный агрегат по п. 3, отличающийся тем, что коммуникационный интерфейс (18) выполнен для автоматической связи с коммуникационным интерфейсом (22) указанного по меньшей мере одного внешнего устройства (20).

8. Циркуляционный насосный агрегат по п. 7, отличающийся тем, что коммуникационный интерфейс (18) выполнен таким образом, что он автоматически осуществляет связь с коммуникационным интерфейсом (22) предназначенного для связи внешнего устройства (20), если это внешнее устройство (20) еще не связано с другим насосным агрегатом.

9. Циркуляционный насосный агрегат по п.1, отличающийся тем, что устройство (10) управления выполнено для управления гелиотермической установкой, имеющей по меньшей мере один резервуар (26) для жидкости и по меньшей мере один солнечный коллектор (24) для нагрева жидкости в резервуаре (26) для жидкости, и циркуляционный насосный агрегат (2) предусмотрен для встраивания в нагревательный контур (28) между резервуаром (26) для жидкости и солнечным модулем (24).

10. Циркуляционный насосный агрегат по п. 1, отличающийся тем, что устройство (10) управления выполнено таким образом, что в основу определения температуры жидкости в резервуаре (26) для жидкости кладется заданная нисходящая кривая (46ʹ) изменения температуры во времени, причем кривая (46ʹ) предпочтительно проходит, нисходя линейно или экспоненциально.

11. Гелиотермическая установка, содержащая по меньшей мере один солнечный коллектор, по меньшей мере один резервуар (26) для жидкости и по меньшей мере один расположенный в нагревательном контуре (28) между солнечным коллектором (24) и резервуаром (26) для жидкости циркуляционный насосный агрегат (2) по одному из предыдущих пп.

12. Гелиотермическая установка по п. 11, отличающаяся тем, что на солнечном коллекторе (24) расположен по меньшей мере один внешний датчик температуры (20), который регистрирует температуру теплоносителя в солнечном коллекторе (24) и имеет коммуникационный интерфейс (22), через который он связан с коммуникационным интерфейсом устройства (10) управления циркуляционного насосного агрегата (2) таким образом, что устройство (10) управления принимает сигналы температуры от внешнего датчика температуры (20).

13. Гелиотермическая установка по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что нагревательный контур (28) соединен с резервуаром (26) для жидкости через теплообменник (30), который предпочтительно находится в резервуаре (26) для жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области генерации солнечной тепловой энергии, а более конкретно к устройству/системе генерации тепловой мощности, содержащему солнечные термоколлекторы желобкового типа, заполненные водой, а также к способу генерации мощности, использующему подобное устройство/систему.

Изобретение относится к хранению тепловой энергии и может быть использовано в устройствах для аккумулирования тепла или холода, используемых для отопления, горячего водоснабжения, кондиционирования, получения электроэнергии.

Изобретение относится к способу круглогодичной и круглосуточной термоэлектрической генерации, а именно к способу прямого преобразования солнечной радиации в электрическую энергию сочетанием фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей для обеспечения экологически чистым энергопитанием автономных датчиков и приборов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах.Система гелиотеплохладоснабжения содержит южный и северный воздухопроводы, расположенные на соответствующих сторонах здания, тепловой аккумулятор, образующий с полом здания подпольный воздухопровод, сообщенный с южным, а также расположенные под тепловым аккумулятором один над другим теплообменный и грунтовый воздухопроводы, система снабжена размещенной в тепловом аккумуляторе вихревой трубой, входом сообщенной с подпольным воздухопроводом, «холодным» каналом - с помещением, а «горячим» - через тепловой аккумулятор с грунтовым воздухопроводом, а на внешней поверхности вихревой трубы выполнены ребра с уменьшающимися расстояниями между ними по направлению движения «горячего» потока.

Изобретение относится к области гелиотехники, в частности к установкам с использованием солнечной энергии для нагрева теплоносителя в действующих и проектируемых системах теплоснабжения с естественной и принудительной циркуляцией жидкости в контуре солнечных коллекторов.

Изобретение относится к плавучим средствам навигационного оборудования, в частности к бую, предназначенному для ограждения фарватеров на судоходных акваториях. Предложен навигационный буй, содержащий обтекаемый герметичный корпус, разделенный на отсеки, светооптическую аппаратуру на светодиодах, расположенную в головной части корпуса, солнечную энергетическую установку, состоящую из светооптического устройства, автономный источник электропитания (аккумулятор) и подзарядное энергетическое устройство с механизмом подключения его к данному источнику, преобразующее тепловую энергию Солнца в электрическую и помещенное внутрь гелиоконцетратора, функции которого выполняет оптическое устройство на основе линзы Френеля, волновую энергетическую установку, установленную во внутренней полости корпуса, содержащую цилиндрическую емкость со статором линейного электрического генератора, по оси которой в направляющих перемещается шток, на котором установлен ротор с постоянными магнитами линейного электрического генератора, на конце штока установлен стабилизирующий балласт, выполненный полым в виде поплавка, обмотка статора соединена с входом зарядного устройства, выход которого соединен с аккумулятором, от которого питается светооптическая аппаратура, при этом введена еще одна солнечная энергетическая установка, выполненная в виде сферы, установленная по периметру светодиодного излучателя и соединенная с аккумулятором.

Изобретение относится к устройствам преобразования солнечной энергии в тепловую, в частности к конструкциям солнечных водонагревательных установок, размещенных на строительных конструкциях зданий (козырьки (навесы) над крыльцом, балконом, террасой и т.д.).

Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования тепловой энергии Солнца и механической энергии движения воздуха в электрическую энергию и может использоваться в воздушных электростанциях, способствуя повышению их мощности и экономичности.

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для поддержания комфортных параметров воздуха в малоэтажных зданиях, преимущественно на животноводческих фермах.

Изобретение раскрывает приемник солнечного излучения для преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию. Приемник (2) солнечного излучения (1) для гелиотермальной параболической антенны имеет тепловой двигатель, расположенный в его фокусе, впускной и выпускной коллекторы (9), группу трубок (8), идущих от впускного коллектора к выпускному коллектору, по которым течет нагреваемая при приеме солнечного излучения (1) рабочая текучая среда.

Изобретение относится к устройству и способу подачи горячей воды. Устройство содержит: нагреватель введенной воды; выпускной клапан, регулирующий количество воды, выпускаемой из нагревателя; датчик температуры выпускаемой воды и контроллер, определяющий, является ли выдача горячей воды первым выпуском воды или непрерывным выпуском воды, на основании разницы между температурой выпуска и целевой температурой и регулирующий степень открытия выпускного клапана на основании вычисленного изменения температуры выпуска согласно результатам определения.

Настоящее изобретение относится к клапанным конструкциям для воды и других текучих сред. Изобретение может применяться в санитарных и прочих установках, в которых в приборах применяется подача горячей и холодной воды.

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации. Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл.

Изобретение относится к области энергосбережения, а именно к устройствам для утилизации тепловой энергии приточного и вытяжного воздуха в системах вентиляции. Целью настоящего изобретения является разработка централизованной системы рекуперации тепла, рассеянного на конструкции сооружения с возможностью утилизации избыточной тепловой энергии для водоподготовки в системе горячего водоснабжения.

Изобретение относится к системе и способу отбора тепловой энергии от отработанных (сбросных) вод. Способ отбора тепловой энергии от сбросных вод для нагрева или охлаждения здания, включающий следующие операции: подачу, в контуре сбросной воды, по линии отвода сточной воды к фильтрующему блоку в колонне забора сточной воды, расположенной в отдельном здании, части необработанной сточной воды, транспортируемой по канализационному коллектору, с захватыванием и удалением в части твердых фракций сточной воды; подачу профильтрованной сточной воды к первой стороне по меньшей мере одного теплообменника и последующую подачу использованной сточной воды, после отбора от нее тепловой энергии, в линию возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой в канализационный коллектор ранее удаляемых крупных фракций, подачу, в основном контуре, рабочей среды, циркулирующей по другой стороне теплообменника, к испарителю или к компрессору теплового насоса в зависимости от выбранного операционного режима и подачу теплонесущей рабочей среды, циркулирующей в тепловом насосе, в накопительный бак дополнительного контура, а затем из бака теплопотребителю, причем теплообменник является кожухотрубчатым теплообменником.

Настоящее изобретение относится к способу циркуляции воды внутри трубопровода. В заявленном способе труба (110) введена в трубопровод (100) до передней стороны клапана (400), этим формируя двойной канал, и введенная труба (110) соединена с выходным отверстием (320) циркуляционного насоса (300) внутри трубопровода (180), и фланец (160), соединенный с трубопроводом (100), и фланец (360), соединенный с трубопроводом (180), закреплены болтами (140), и труба (120) введена в трубопровод (130) в накопитель горячей воды (200) котла и затем соединена с входным отверстием (330) насоса (300), и фланец (170), соединенный с трубопроводом (130), и фланец (370), соединенный с трубопроводом (180), закреплены болтами (150), и когда насос (300) эксплуатируется в автоматическом или ручном режиме по значению сигнала бойлера, вода циркулирует внутри трубопровода (130), трубопровода (180) и трубопровода (100), соединенного с накопителем горячей воды (200).

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплообменникам - утилизаторам тепла хозбытовых стоков и других тепловых отходов, и может использоваться в системах отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, производственных помещений, отдельных сооружений.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для управления горячим водоснабжением жилых и административных зданий и сооружений. Заявлены способ и устройство регулирования температурного режима горячего водоснабжения.

Изобретение относится к технике горячего и холодного водоснабжения и теплоснабжения зданий. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в открытых системах промышленного горячего водоснабжения, оборудованных преимущественно паровыми котлами низкого и среднего давления.

Изобретение относится к способам управления и регулирования насосных установок и может быть использовано для пуска насосов в установках повышения давления, состоящих из группы электроприводных насосов напряжением 0,4 кВ и одного преобразователя частоты (ПЧ) в качестве регулятора.

Группа изобретений относится к циркуляционному насосному агрегату и гелиотермической установке с таким насосным агрегатом. Насосный агрегат имеет электрический приводной двигатель и интегрированное в агрегат устройство управления. В насосном агрегате расположен по меньшей мере один внутренний датчик температуры, который регистрирует температуру среды, нагнетаемой агрегатом, и подает соответствующий сигнал температуры устройству управления. Устройство управления выполнено так, чтобы на основе сигнала температуры датчика приблизительно определять температуру жидкости в резервуаре для жидкости, соединенном с насосным агрегатом через нагревательный контур. Устройство интегрировано в насосный агрегат. При останове двигателя, на основе сигнала температуры, поданного датчиком ранее, при эксплуатации двигателя, в течение дальнейшего изменения во времени оно приблизительно определяет температуру жидкости в резервуаре, соединенном с агрегатом через нагревательный контур. Изобретения направлены на усовершенствование конструкции гелиотермической установки с насосным агрегатом за счет упрощения монтажа и снижения подверженности к неисправностям при эксплуатации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх