RU73509U1

RU73509U1 - HEATING PROCESS CONTROL SYSTEM FOR BUILDING HEATING

Info

Publication number: RU73509U1
Application number: RU2008100508/22U
Authority: RU
Inventors: Елена Леонидовна Прокопчук; Сергей Алексеевич Добротин
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Решение относится к области, связанной с системами регулирования температуры с помощью электрических устройств.The solution relates to the field associated with temperature control systems using electrical devices.

Система предназначена для упреждающего управления процессом подачи тепла на отопление здания с учетом динамических характеристик объекта по каналу возмущения и управления и служит для повышения комфортности помещений здания и решения задач энергосбережения. Цель-снижение затрат на теплоснабжение здания с повышением комфортности помещений. Система содержит датчики, блок сравнения, блок прогнозирования, компенсатор, регуляторы и сумматоры и состоит из разомкнутого и замкнутых контуров управления. Разомкнутый контур предназначен для регулирования температуры прямого теплоносителя по прогнозной температуре наружного воздуха самого холодного фасада. Замкнутые контуры предназначены для корректировки управляющего воздействия, поступающего от компенсатора на каждый фасад, на основе отклонения температуры в контрольных помещениях от заданной. Блок прогнозирования и компенсатор предназначены для учета в системе управления динамических характеристик объекта по каналу управления и возмущения. За счет этого повышается качество работы разомкнутого контура системы управления.The system is designed to proactively control the process of supplying heat to the building’s heating, taking into account the dynamic characteristics of the object along the disturbance and control channel, and serves to increase the comfort of the building’s premises and solve energy-saving problems. The goal is to reduce the cost of heat supply to the building while increasing the comfort of the premises. The system contains sensors, a comparison unit, a prediction unit, a compensator, regulators and adders and consists of open and closed control loops. An open circuit is designed to control the temperature of the direct coolant according to the predicted outdoor temperature of the coldest facade. Closed circuits are designed to adjust the control action coming from the compensator to each facade, based on the temperature deviation in the control rooms from the set one. The prediction block and compensator are designed to account for the dynamic characteristics of the object along the control channel and disturbances in the control system. Due to this, the quality of the open loop control system.

Система управления адаптирована к применению в составе систем автоматизации протяженных в плане зданий на местной ступени регулирования.The control system is adapted for use as part of automation systems extended in terms of buildings at the local regulatory level.

1с.п.ф-лы,1илл.1p.p. f-ly, 1ill.

Description

Решение относится к области, связанной с системами регулирования температуры с помощью электрических устройств, и может быть использовано для систем управления процессом подачи тепла на отопление здания на местной ступени регулирования для решения задач энергосбережения.The solution relates to the field associated with temperature control systems using electrical devices, and can be used for control systems for the process of supplying heat to the heating of a building at the local control stage for solving energy saving problems.

Известна система автоматического регулирования (CAP) отопления зданий с термостатами на отопительных приборах и с авторегулированием температуры теплоносителя в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) [1], включающая насос, регулятор расхода, датчик температуры подающей воды, датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры обратной воды, а также термостаты на отопительных приборах для локального регулирования температуры в помещениях здания. Особенностью такого технического решения является то, что с помощью центрального авторегулирования расхода теплоносителя в ИТП стабилизируют температуру в системе отопления здания в зависимости от температуры наружного воздуха, а комфортную температуру в помещениях получают с помощью термостатов, расположенных на отопительных приборах.A known system of automatic control (CAP) of heating buildings with thermostats for heating devices and with automatic temperature control of the coolant in an individual heating unit (ITP) [1], including a pump, flow controller, flow temperature sensor, outdoor temperature sensor, return temperature sensor , as well as thermostats on heating devices for local temperature control in the premises of the building. The peculiarity of such a technical solution is that with the help of central auto-regulation of the coolant flow rate in the ITP, the temperature in the building heating system is stabilized depending on the outdoor temperature, and the comfortable temperature in the rooms is obtained using thermostats located on the heating devices.

Недостатком этого технического решения для протяженных в плане зданий является относительно высокая стоимость CAP при реконструкции систем отопления зданий с учетом установки термостатов на отопительных приборах и с использованием центрального авторегулирования температуры теплоносителя в ИТП. Кроме того, при использовании термостатов на отопительных приборах с вертикальной однотрубной системой отопления (основная система отопления зданий, существующая в России) необходимо проводить дополнительные затратные мероприятия, связанные с установкой перемычек на отопительных приборах, чтобы при закрытии термостатов теплоноситель поступал к следующему отопительному прибору.The disadvantage of this technical solution for long buildings is the relatively high cost of CAP for the reconstruction of building heating systems, taking into account the installation of thermostats on heating devices and using central automatic temperature control of the coolant in the ITP. In addition, when using thermostats on heaters with a vertical single-pipe heating system (the main heating system for buildings existing in Russia), additional costly measures must be taken related to the installation of jumpers on the heating devices, so that when the thermostats are closed, the coolant flows to the next heating device.

Прототипом предлагаемой системы управления является CAP отопления здания с учетом климатических факторов [2], состоящая из локального и дополнительного контроллера, основного и дополнительных регулирующих клапанов, циркуляционного насоса и датчиков. При этом CAP содержит два вида контуров - разомкнутый и замкнутые. Регулирование в разомкнутом контуре ведется по текущей температуре наиболее холодного фасада, замкнутые контуры служат для корректировки управляющих The prototype of the proposed control system is a building heating CAP, taking into account climatic factors [2], consisting of a local and additional controller, the main and additional control valves, a circulation pump and sensors. In this case, the CAP contains two types of circuits - open and closed. Open loop control is based on the current temperature of the coldest facade, closed loops are used to adjust the control

воздействий, подаваемых на фасады в случае поступления дополнительного тепла от солнечного излучения.impacts applied to the facades in the event of additional heat from solar radiation.

Недостаток системы заключается в том, что управление осуществляется без учета динамических характеристик системы по каналу возмущения и управления, что, в силу инерционности объекта, приводит к длительным переходным процессам и неизбежному запаздыванию регулирования по отношению к изменению параметров наружного климата протяженного в плане здания.The disadvantage of the system is that control is carried out without taking into account the dynamic characteristics of the system along the perturbation and control channel, which, due to the inertia of the object, leads to lengthy transient processes and the inevitable delay of regulation with respect to changes in the outdoor climate extended in terms of the building.

Задачей предложенного решения является создание эффективной системы управления процессом подачи тепла на отопление здания со снижением затрат на теплоснабжение и повышением комфортности помещений.The objective of the proposed solution is to create an effective system for controlling the process of supplying heat to the heating of a building with a reduction in heat supply costs and an increase in the comfort of the premises.

Техническим результатом является обеспечение оптимальной температуры в помещениях здания с учетом динамических характеристик по каналам управления и возмущения.The technical result is to ensure the optimum temperature in the premises of the building, taking into account the dynamic characteristics of the control channels and disturbances.

Этот технический результат достигается тем, что в системе отопления здания с учетом климатических факторов, содержащей разомкнутый контур сдатчиками наружной температуры фасадов, замкнутые контуры с датчиками температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов, блок сравнения, регуляторы, контроллер и сумматоры, в разомкнутый контур системы управления введен блок прогнозирования, который связан через блок сравнения с выходами датчиков наружной температуры со стороны разных фасадов здания и компенсатор, причем выходы датчиков разомкнутого контура через блок сравнения и блок прогнозирования соединены с компенсатором, а выходы датчиков замкнутых контуров соединены с регуляторами.This technical result is achieved by the fact that in the building heating system, taking into account climatic factors, comprising an open circuit with external temperature sensors of the facades, closed circuits with temperature sensors in the control rooms of each of the facades, a comparison unit, regulators, controller and totalizers, an open circuit control system a prediction block has been introduced, which is connected through a comparison block to the outputs of the outdoor temperature sensors from the side of different building facades and a compensator, and the outputs of the sensors omknutogo circuit via a comparison unit and a prediction block are connected with a compensator, and outputs sensor loops are connected to the regulators.

Обоснование технического результата. Снижение затрат на теплоснабжение здания и повышение комфортности помещений обеспечивается введением блока прогнозирования и компенсатора в разомкнутый контур управления.Justification of the technical result. Reducing the cost of heat supply to the building and increasing the comfort of the premises is provided by the introduction of a forecasting unit and a compensator in an open control loop.

Предлагаемая система управления процессом подачи тепла на отопление протяженного в плане здания с двумя выделенными фасадами (приведена на чертеже), включает разомкнутый и замкнутые контуры управления. Разомкнутый контур, предназначенный для регулирования температуры прямого теплоносителя, включает в себя датчики 1, 2 наружной температуры двух фасадов, блок 3 сравнения, блок 4 прогнозирования, компенсатор 5. Замкнутые контуры, предназначенные для корректировки температуры теплоносителя для каждого фасада, включают в себя датчики 6,7 температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов здания, сумматоры 8 и 9 для получения рассогласований и регуляторы 10,11. Выходы датчиков 1 и 2 через блок 3 The proposed control system for the process of supplying heat to heating an extended building plan with two elevated facades (shown in the drawing) includes open and closed control loops. An open circuit designed to control the temperature of the direct coolant includes sensors 1, 2 of the external temperature of two facades, a comparison unit 3, a prediction unit 4, a compensator 5. Closed circuits designed to adjust the temperature of the coolant for each facade include sensors 6 , 7 temperatures in the control rooms of each of the building facades, adders 8 and 9 for receiving inconsistencies and regulators 10.11. The outputs of the sensors 1 and 2 through block 3

сравнения и блок 4 прогнозирования соединены с компенсатором 5, выходы датчиков 6 и 7 соединены через сумматоры 8 и 9 с регуляторами 10 и 11 соответственно. Разомкнутый контур соединен с замкнутыми контурами через сумматоры 12, 13 управляющих воздействий. На чертеже X1зад. и Х2зад. - соответственно, заданные значения температуры 1^го и 2^го фасадов.comparison and prediction unit 4 are connected to the compensator 5, the outputs of the sensors 6 and 7 are connected through adders 8 and 9 with the regulators 10 and 11, respectively. An open loop is connected to closed loops through adders 12, 13 of control actions. In the drawing, X1 and X2set. - respectively, the set temperature values of the ^1st and ^2nd facades.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Значение наружной температуры со стороны разных фасадов с датчиков 1, 2, проходит через блок 3 сравнения, который выделяет фасад с наименьшей температурой, наименьшая температура поступает в блок 4 прогнозирования, где вычисляется прогнозное значение температуры на интервал времени прогнозирования. Работа данного разомкнутого контура определяет температуру прямого теплоносителя, по прогнозному значению наименьшей температуры наружного воздуха. Замкнутый контур работает следующим образом. Сигналы с датчиков 6 и 7 температуры в контрольных помещениях каждого из фасадов здания поступают на сумматоры 8 и 9 соответственно, где сравниваются с заданием. Рассогласование подается на вход регуляторов 10, 11 и далее на сумматоры 12 и 13 соответственно, корректируя значение управляющего воздействия на выходе компенсатора 5 для каждого фасада.The value of the outside temperature from the different facades from the sensors 1, 2 passes through the comparison unit 3, which selects the facade with the lowest temperature, the lowest temperature enters the forecasting unit 4, where the predicted temperature value for the forecasting time interval is calculated. The operation of this open circuit determines the temperature of the direct coolant, according to the predicted value of the lowest outdoor temperature. Closed loop works as follows. Signals from temperature sensors 6 and 7 in the control rooms of each of the building facades are fed to adders 8 and 9, respectively, where they are compared with the task. The mismatch is fed to the input of the regulators 10, 11 and then to the adders 12 and 13, respectively, adjusting the value of the control action at the output of the compensator 5 for each facade.

В случае одного, трех или более фасадов управление процессом подачи тепла на отопление здания ведется аналогичным образом.In the case of one, three or more facades, the process of supplying heat to the heating of a building is controlled in a similar way.

В результате управление осуществляется по прогнозному значению температуры наружного воздуха самого холодного фасада, с коррекцией в случае дополнительного обогрева одного из фасадов.As a result, control is carried out according to the predicted value of the outdoor temperature of the coldest facade, with correction in the case of additional heating of one of the facades.

1. Грановский В.Л. Прижижецкий С.И. Система отопления жилых зданий массового строительства и реконструкции с комплексным автоматизированием теплопотребления// Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК), 2002, №5. - С.66-69.1. Granovsky V.L. Prizhizhetsky S.I. The heating system of residential buildings of mass construction and reconstruction with integrated automation of heat consumption // Ventilation, heating, air conditioning, heat supply and building thermophysics (ABOK), 2002, No. 5. - S.66-69.

2. Патент РФ №2247422, G05D 23/19, 2004 г.2. RF patent №2247422, G05D 23/19, 2004

Claims

A control system for the process of supplying heat to the building’s heating, comprising an open circuit with outdoor temperature sensors of two facades, closed circuits with temperature sensors in the control rooms of each of the facades, a comparison unit, regulators, a controller and adders, characterized in that an open circuit of the control system is introduced a prediction unit, which is connected through a comparison unit to the outputs of the outdoor temperature sensors from the side of different building facades, and a compensator, and the outputs of the sensors are open loop and through the comparison unit and the prediction unit are connected to the compensator, and the outputs of the sensors of the closed loops are connected to the regulators.