Способ адаптивного регулирования теплопотребления здания

Изобретение относится к технологиям управления и регулирования температуры зданий с помощью электрических средств и может быть использовано для систем автоматического регулирования отопления зданий с центральным водяным отоплением. Раскрытая методика вычисления требуемой тепловой мощности и алгоритм «самообучения» (адаптации к меняющимся условиям) позволяют повысить энергоэффективность здания. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологиям управления и регулирования температуры зданий с помощью электрических средств, и может быть использовано для систем автоматического регулирования (САР) отопления зданий с центральным водяным отоплением для решения задач энергосбережения.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.

Известна система автоматического регулирования отопления здания от городской теплосети по патенту РФ №2348061, содержащая погружной датчик температуры теплоносителя, датчик температуры наружного воздуха и регулирующую арматуру с исполнительными механизмами, отличающаяся тем, что в состав системы введен автоматический задатчик для формирования необходимой температуры горячей воды в контуре отопления, с одним из входов которого соединен датчик температуры наружного воздуха, а на другой вход поступает сигнал, задающий температуру в помещении, при этом автоматический задатчик состоит из последовательно включенных первого сумматора, выполненного с возможностью инверсии одного из поступивших на него сигналов, блока усиления и второго сумматора, в котором складывается сигнал с выхода усилителя и сигнал, задающий температуру в помещении. Данное техническое решение направлено на увеличение эффективности функционирования САР отопления зданием с учетом климатических факторов путем введения в задатчик сигнала по температуре наружного воздуха и реализации в нем алгоритма расчета оптимальной температуры сетевой воды в прямой магистрали.

Известна система управления по патенту РФ №2450313, предназначенная для управления отопительной системой внутри помещения для окружающей среды внутри помещения в соответствии с требуемой температурой внутри помещения, содержащая: датчик для детектирования наружной температуры, датчик для детектирования обратной температуры Treturn среды теплоносителя, циркулирующей в системе распределения тепла с определенным расходом потока, контроллер, выполненный с возможностью: определять требуемую тепловую мощность Preq, которую требуется подавать с помощью упомянутой системы распределения тепла для поддержания баланса тепловой энергии в соответствии с Preq-Ploss-Psource, где Ploss представляет собой аппроксимацию потерь тепловой мощности в упомянутом здании и включает в себя динамическую аппроксимацию переноса тепловой мощности через стены здания на основе, по меньшей мере, упомянутой требуемой температуры внутри помещения (Troom), упомянутой детектируемой наружной температуры (Tamb), коэффициента (kA) теплопередачи стен и теплоемкости (Мср) стен, и Psource представляет собой аппроксимацию источников тепловой энергии, внешних для упомянутой отопительной системы, и на основе детектируемой обратной температуры управлять комбинацией температуры прямого потока и расхода потока для обеспечения передачи с помощью системы распределения упомянутой требуемой тепловой мощности. Данное техническое решение позволяет обеспечить улучшенную технологию управления для отопительной системы, работающей внутри помещения, обеспечивая более эффективное отопление внутри помещения.

Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипа

Недостатком данного устройства является громоздкие вычисления потерь тепловой энергии снижающие производительность устройства управления и, соответственно, время реакции на изменения температуры наружного воздуха, так как необходимо определять потери для каждого значения температуры.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа адаптивного управления количеством тепловой энергии идущей на компенсацию тепловых потерь здания, при котором после первого включения устройства управления происходит определение необходимых коэффициентов (процесс «самообучения»), позволяющих упростить вычисления требуемой тепловой энергии и, соответственно, повысить скорость отработки устройством управления изменений температуры окружающего воздуха, что позволяет повысить энергоэффективность здания, за счет снижения потерь тепловой энергии при сохранении необходимых условий среды обитания. Здание - объекты, которые плохо формализуются, так как существуют много различных зданий, отличающихся своим назначением, ограждающими конструкциями, их теплоизоляционными свойствами, системами вентиляции и т.п, что требует индивидуальных подходов к их теплоснабжению для обеспечения необходимых комфортных условий с соблюдением требований энергоэффективности.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.

Согласно изобретению способ адаптивного регулирования теплопотребления здания, включающий регулирование количества подаваемой в здание тепловой энергии в соответствии с выбранным показателем теплопотребления, отличающийся тем, что в качестве показателя теплопотребления принимают удельное теплопотребление для данного типа здания, определяемое действующими санитарными нормами, при этом определяют количество тепловой энергии потребляемой в час для обеспечения в данном здании заданной температуры по формуле:

где Vh - объем здания,

tвн - температура в помещении, требуемая по санитарным нормам или для обеспечения комфортного существования,

tнр - температура наружного воздуха,

- удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию данного типа здания,

после чего осуществляют подачу в систему теплоснабжения здания определенного таким образом количества тепловой энергии и измеряют температуру в помещении tвн1, которая устанавливается в здании после подачи этого количества тепловой энергии при этом если , то в дальнейшем не изменяют количество подаваемой в здание тепловой энергии до изменения одной из этих температур, а если , то определяют количество тепловой энергии , необходимое для обеспечения равенства tвн=tвн1 по формуле , после чего подают в систему теплоснабжения здания тепловую энергию , измеряют температуру tвн2 и сравнивают ее с tвн, при этом если tвн≠tвн2, то процедуру повторяют n раз до выполнения условия tвн=tвн(n+1), после чего определяют поправочный коэффициент и объем тепловой энергии, который необходимо подать в систему теплоснабжения здания при изменении температуры наружного воздуха tнв для обеспечения заданной температуры в помещении tнв определяют по формуле

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:

- в формулу вводят коэффициент k1<1, значение которого определяют в зависимости от класса энергоэффективности здания;

- в формулу вводят коэффициент k2, ограничивающий потребление тепловой энергии в пределах социальных норм, установленных для данного типа здания.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что за счет упрощения методики вычисления требуемой тепловой мощности, алгоритма «самообучения» (адаптации к меняющимся условиям), позволяющую снизить скорость реакции устройства управления на изменение температуры наружного воздуха и, соответственно, повысить энергоэффективность здания.

Заявленный способ реализуют следующим образом.

В систему управления подачей тепловой энергии вводится удельное теплопотребление для данного типа здания (многоквартирный дом, школа, детское учреждение, больница и т.п.), определяемое действующими санитарными нормами, например в РФ нормы удельного теплопотребления указаны в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (таблицы 13 и 14), а именно показатель - удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания - расход тепловой энергии на 1 м3 отапливаемого объема здания в единицу времени при перепаде температуры в 1°С), Вт/(м3⋅°С).

Измеряются:

- температура наружного воздуха - tнр, °С;

- задаваемая температура в помещении (требуемая по санитарным нормам или для обеспечения комфортного существования) - tвн, °С.

Определяется количество тепловой энергии потребляемой в час для обеспечения в данном здании с отапливаемой площадью Sh (м2) или объемом Vh (м3) (вводятся в устройство управления в составе базы данных) по формуле (1) при реальном перепаде температур:

Устройство управления осуществляет подачу в систему теплоснабжения здания полученное количество тепловой энергии. При этом измеряется температура в помещении tвн1 которая создается реально при подачи тепловой энергии . Если tвн=tвн1 то устройство управления не меняет количество подаваемой в здание тепловой энергии до изменения или температуры наружного воздуха, или задаваемой температуры в помещении

Если tвн≠tвн1 то определяется , т.е. количество тепловой энергии необходимой для обеспечения tвн1 по формуле (2):

Устройство управления подает в систему теплоснабжения тепловую энергию , измеряют температуру tвн2 и сравнивают ее с tвн.

Если tвн≠tвн2 то процедуру повторяют.

Примем, что при выполняется условие: tвн=tвн(n+1), тогда определяем поправочный коэффициент

Таким образом для данного здания при изменении температуры наружного воздуха, для обеспечения заданной температуры в помещении tвн необходимо подать в систему теплоснабжения тепловую энергию

В формулу (1) может быть введен коэффициент k1<1, значение которого определяется в зависимости от класса энергоэффективности здания, либо коэффициент k2, ограничивающий потребление тепловой энергии в пределах социальных норм, установленных для данного типа здания.

Практическая применимость заявленного способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Автоматический индивидуальны тепловой пункт (в дальнейшем АИТП) осуществляющий регулирование теплоснабжением здания, алгоритм которого разработан на базе предлагаемого способа, не требует трудоемкой и продолжительной наладки, которая, как правило, настраивает работу АИТП только в нескольких точках, что не обеспечивает оптимальное управление во всех режимах теплопотребления здания. При этом снижается стоимость установки и ввода в эксплуатацию АИТП. Кроме того благодаря автоматической адаптации способ позволяет обеспечить оптимальное регулирование во всех режимах работы системы отопления здания, что экономит потребляемую тепловую энергию и повышает его энергоэффективность.

Пример 2. АИТП, осуществляющий регулирование теплоснабжением здания, алгоритм которого разработан на базе предлагаемого способа при использовании коэффициента k2 обеспечит сохранение заявленного класса эффективности, что должно позволить получать скидки на оплату тепловой энергии (после принятия соответствующих постановлений правительством РФ).

1. Способ адаптивного регулирования теплопотребления здания, включающий регулирование количества подаваемой в здание тепловой энергии в соответствии с выбранным показателем теплопотребления, отличающийся тем, что в качестве показателя теплопотребления принимают удельное теплопотребление для данного типа здания, определяемое действующими санитарными нормами, при этом определяют количество тепловой энергии, потребляемой в час, для обеспечения в данном здании заданной температуры по формуле:

где Vh - объем здания,

tвн - температура в помещении, требуемая по санитарным нормам или для обеспечения комфортного существования,

tнр - температура наружного воздуха,

- удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию данного типа здания, после чего осуществляют подачу в систему теплоснабжения здания определенного таким образом количества тепловой энергии и измеряют температуру в помещении tвн1, которая устанавливается в здании после подачи этого количества тепловой энергии при этом если tвн=tвн1, то в дальнейшем не изменяют количество подаваемой в здание тепловой энергии до изменения одной из этих температур, а если tвн≠tвн1, то определяют количество тепловой энергии необходимое для обеспечения равенства tвн=tвн1 по формуле после чего подают в систему теплоснабжения здания тепловую энергию , измеряют температуру tвн2 и сравнивают ее с tвн, при этом если tвн≠tвн2, то процедуру повторяют n раз до выполнения условия tвн=tвн(n+1), после чего определяют поправочный коэффициент и объем тепловой энергии, который необходимо подать в систему теплоснабжения здания при изменении температуры наружного воздуха tнв для обеспечения заданной температуры в помещении tвн, определяют по формуле

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в формулу вводят коэффициент k1<1, значение которого определяют в зависимости от класса энергоэффективности здания.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в формулу вводят коэффициент k2, ограничивающий потребление тепловой энергии в пределах социальных норм, установленных для данного типа здания.



 

Похожие патенты:

Клапан // 2659849
Изобретение относится к клапану. Клапан (1) содержит корпус (2) клапана, клапанное седло (3) и клапанный элемент (4).

Изобретение относится к способу контроля функционирования подогревателя охлаждающей жидкости теплового двигателя автомобильного транспортного средства, при этом жидкость циркулирует в контуре охлаждения, причем температуру охлаждающей жидкости в контуре измеряют, согласно изобретению в контрольном органе осуществляют моделирование температуры охлаждающей жидкости на основе параметров функционирования подогревателя, при этом смоделированную температуру (1а) сравнивают затем с измеренной температурой (4) охлаждающей жидкости и в зависимости от этого сравнения устанавливают диагностику (6, 7) функционирования подогревателя.

Группа изобретений относится к регулированию температуры нагревательного прибора. Способ регулирования нагревательного прибора в зависимости от его расстояния до препятствия заключается в том, что включает в себя обнаружение всех объектов, находящихся в зоне обнаружения датчика расстояния, измерение расстояния до ближайшего препятствия, сравнение измеренного расстояния до ближайшего препятствия с предварительно определенным порогом безопасности.

Устройство для управления теплопотреблением содержит подающую магистраль, на выходе которой установлен ключ, потребитель тепла со стояковой системой отопления, соединенный с циркуляционным насосом, обратную магистраль, блок управления, подключенный к ключу, к циркуляционному насосу и к датчику температуры, установленному на входе потребителя тепла.

Клапан // 2655898
Изобретение относится к клапану. Клапан (1) содержит корпус (2) клапана, седло (3) клапана и запирающий элемент (4).

Изобретение относится к устройству (3) управления для системы (5) отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), которое имеет модуль (33) связи для связи с одним или более компонентами HVAC-системы (5).

Изобретение относится к регулированию температуры энергетической установки транспортного средства. Автоматическая микропроцессорная система регулирования температуры энергетической установки транспортного средства включает в себя охлаждающее устройство, насос охлаждающей жидкости, вентилятор, плавно управляемый электропривод вентилятора, микропроцессорный контроллер, датчик температуры энергетической, датчик мощности энергетической установки, датчик температуры наружного охлаждающего воздуха, датчик частоты вращения вала энергетической установки, датчик частоты вращения вала вентилятора, сравнивающие устройства, устройство коррекции коэффициента передачи регулятора температуры.

Настоящее изобретение относится к способу превращения спирта в топливную смесь, состоящую из спирта, эфира и воды, которая подходит для работы двигателя внутреннего сгорания, в частности автомобильного двигателя внутреннего сгорания, и к устройству для его осуществления.

Изобретение относится к проведению тепловакуумных испытаний космических объектов. Способ регулирования температуры в термокамере включает нагрев объекта испытаний в вакууме, измерение текущего значения температуры T1 на объекте испытаний, измерение текущего значения температуры Т2 на объекте испытаний по истечении заданного промежутка времени (t), вычисление разницы значений температур T1 и Т2 и определение темпа и направления изменения значений температуры, задавание допустимых верхней (VG) и нижней (NG) границ диапазона изменения температуры на объекте испытаний, определение положения текущей температуры относительно нижнего допуска температуры и относительно верхнего допуска температуры, вычисление значения управляющего напряжения нагревателя.

Изобретение относится к устройству ввода электро-инсталляционной техники с поворотным управлением. Технический результат заключается в обеспечении оптимизированного поворотного управления.

Изобретение касается гидравлического распределителя для гидравлической системы нагревания и/или охлаждения. Гидравлический распределитель содержит подводящую и отводящую линии, распределитель выполнен модульным и содержит основной модуль и нагрузочный модуль, основной модуль содержит участок подводящей и/или отводящей линий, а также электрическое присоединение, нагрузочный модуль содержит участок подводящей и/или участок отводящей линий, а также регулировочное устройство для регулирования расхода через нагрузочный контур, основной модуль содержит управляющее устройство распределителя, выполненное с возможностью управления регулировочным устройством в одном или нескольких нагрузочных модулях, причем нагрузочный модуль на первом конце имеет первый электрический штекерный контакт в качестве части электрического соединения, причем на основном модуле на обращенной к нагрузочному модулю стороне выполнен ответный второй электрический штекерный контакт, приводимый в разъемное соединение с первым штекерным контактом нагрузочного модуля, при этом нагрузочный модуль на втором конце имеет второй электрический штекерный контакт, приводимый в разъемное соединение с первым электрическим штекерным контактом на первом продольном конце второго нагрузочного модуля.

Группа изобретений относится к циркуляционному насосному агрегату для системы нагрева и/или охлаждения, содержащему приводной электродвигатель (108) и соединенный с ним корпус (106) насоса, в котором расположено по меньшей мере одно рабочее колесо (118).

Универсальный термогидравлический распределитель содержит цилиндрический корпус 1, выполненный в виде распределяющего коллектора 2 и собирающего коллектора 3 идентичных диаметров D1.

Котельная // 2652499
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в водогрейных котельных для покрытия нужд горячего водоснабжения в межотопительный период.

Тепловой пункт имеет строительные конструкции, образующие помещение со средствами управления централизованным теплоснабжением территориально удаленных потребителей и индивидуальным теплоснабжением потребителей в образованных заодно с этим тепловым пунктом дополнительных помещениях.

Изобретение относится к теплоэнергетике, где может быть использовано в системах теплоснабжения в качестве источника теплоты повышенной энергетической эффективности.

Изобретение относится к области централизованного теплоснабжения для производственных и общественных зданий имеющих резко переменную часовую или суточную потребность в теплоте, подаваемой по двухтрубным тепловым сетям.

Изобретение относится к области автоматического регулирования и управления, в частности к устройствам для регулирования температуры воздуха в помещениях, отапливаемых от систем открытого теплоснабжения.

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией устройств автоматики и исполнительных органов. Сущность: система включает высокотемпературный и низкотемпературный источники тепла, тепловой сток во внешнюю среду, блок автоматики, высокотемпературные и низкотемпературные термоэлектрические преобразователи (ТЭП), горячие спаи которых приведены в тепловой контакт с высокотемпературными и низкотемпературными источниками тепла соответственно, а холодные спаи - в тепловой контакт с внешней средой.

Устройство для автоматического управления теплопотреблением здания в системе центрального теплоснабжения включает последовательно соединенные и образующие замкнутый контур источник тепловой энергии, импульсный регулятор расхода теплоносителя в подающей магистрали, систему отопления здания и блок измерения температуры теплоносителя в обратной магистрали, а также блок измерения температуры наружного воздуха, блок управления, блок задания периода регулирования, блок задания минимального шага регулирования, блок задания шага изменения длительности импульса теплоносителя в каждом периоде регулирования расхода теплоносителя, блок коррекции знака шага изменения длительности импульса теплоносителя, блок задания температуры теплоносителя в обратной магистрали, блок задания шага изменения температуры теплоносителя в обратной магистрали за период регулирования расхода теплоносителя при минимальном значении длительности импульса теплоносителя, блок вычисления коэффициента кратности коррекции шага изменения длительности импульса теплоносителя и блок сравнения.

Изобретение относится к технологиям управления и регулирования температуры зданий с помощью электрических средств и может быть использовано для систем автоматического регулирования отопления зданий с центральным водяным отоплением. Раскрытая методика вычисления требуемой тепловой мощности и алгоритм «самообучения» позволяют повысить энергоэффективность здания. 2 з.п. ф-лы.

Наверх