CC BY
5
Исследование системы отопления с зависимым присоединением к источнику тепла на основе автоматизированного индивидуального теплового пункта
Александрова Анна Федоровна
Сибирский федеральный университет
В данной работе исследовалась система отопления с зависимым присоединением к источнику тепла на основе автоматизированного индивидуального теплового пункта (далее —ИТП) (рисунок 1), в целях определения основных соотношений между расходами и температурами теплоносителя в системе отопления здания, а также параметров здания как объекта управления.
Рис. 1 — Блок-схема зависимого присоединения системы отопления здания на базе автоматизированного ИТП к источнику тепла
где: К1 — регулирующий клапан с электроприводом; К01 — обратный клапан на перемычке; Н1, Н2 — моноблок циркуляционных насосов с электроприводами М1 и М2; G-|, Т-| и G2, Т2— расходы и температуры теплоносителя на вводе в ИТП в подающем и обратном трубопроводах; То 1, То2 — температуры теплоносителя в системе отопления здания в подающем и обратном трубопроводах; Go — расход теплоносителя в системе отопления здания; G3 — расход теплоносителя через перемычку с К01.
Исследовав блок-схему, а также типовые динамические характеристики системы отопления здания, можно сделать вывод, что расход (G-|), определяемый положением штока регулирующего седельного клапана с исполнительным механизмом, а также температура теплоносителя (Т-|), определяемая режимом работы источника тепла, являются входными переменными.
Регулирование температуры подаваемого в систему отопления теплоносителя (То 1) происходит за счет смешивания теплоносителя из тепловой сети с температурой Т-| и расходом G-| и теплоносителя из обратного трубопровода через перемычку с температурой То2 й расходом G3. Данный процесс объясняет последующую динамику температуры Тц 1 в системе отопления. Так как, расход Go, определяемый циркуляционными насосами Н1 и Н2, будет неизменен, то из закона сохранения массы следует соотношение:
C3(t) = С0 - Gx(t) (1)
На основании допущения о возможности пренебрежения переходными процессами на участке смешивания в связи с тем, что скорость протекания теплоносителя намного меньше скорости распространения звука в среде, закон сохранения количества теплоты в узле смешивания
теплоносителя примет вид [5]:
= GJCOïiCO +
а)
Таким образом, существенной задачей управления системой отопления является регулирование температуры теплоносителя на вводе в систему отопления здания (То 1) путем смешивания теплоносителей с температурами Т-| и Тог- При этом основной управляющей величиной будет являться расход теплоносителя на вводе в ИТП (С-|). Вместе с тем, входящая в уравнение величина Т02 определяется параметрами системы отопления и свойствами ограждающих конструкций здания, подвержена различным возмущающим воздействиям (к примеру, условия окружающей среды).
Для объективной оценки характера связи между температурами Тц 1 и Т02, принимая во внимание сложность системы отопления, необходимо выполнить идентификацию объекта управления по типовым экспериментальным динамическим характеристикам. В соответствии с [1] и на основании Э-образного вида экспериментальных типовых динамических характеристик температур теплоносителя в системе отопления здания, уравнение объекта управления примет вид:
íi г
rfr
Постоянные времени 11 : г 2 и коэффициент преобразования к зависят от разновидности системы отопления, свойств ограждающих конструкций здания, и климатических факторов [5].
В соответствии с вышеприведенными уравнениями, математическая модель системы отопления здания при зависимом присоединении к источнику тепла, как объекта управления, в виде структурной схемы имеет вид (рисунок 2).
Гз
Gi
Узел смешивания
Go
П-ф
Tot
(ns+1){res+1)
Система отопления
702
Ti
Рис. 2 — Структурная схема системы отопления здания как объекта управления Исследование экспериментальных данных [1-4] на суточных выборках отражает изменение
параметров к, воздуха (Т3).
в нешироких пределах, а также их зависимость от температуры наружного
Список использованных источников
1. Потапенко Е.А., Солдатенков А.С.Особенности управления процессом отопления распределенного комплекса зданий. Белгород: Изд-во БГТУ, 2012. 163 с. [Potapenko Е. А., Soldatenkov A. S .Features of management of process of heating of the distributed complex of buildings. Belgorod, «Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov», 2012, 163 p. (In Russian)].
2. Потапенко E.A., Солдатенков A.C., Яковлев A.O. Исследование алгоритмов управления процессом отопления здания с зависимым теплоснабжением. Журнал Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2011, 2 , 74-78.
3. Гридчин А.М. Опыт внедрения современных энергоэффективных технологий на основе автоматизации распределенных энергосистем зданий вуза .Журнал Строительные материалы. «Строительные материалы: бизнес», 2005, 2, 2-5.
4. Потапенко Е.А., Солдатенков А.С. Возможности исследования процессов отопления распределенного комплекса зданий на основе стратифицированной модели теплоснабжения. Журнал Известия Самарского научного центра 171 Российской академии наук, 2011, Т13, 1 (2), 467-471.
5. Солдатенков А.С. Математическое моделирование системы управления теплопотреблением комплекса зданий. Белгород: Изд-во БГТУ, 2015. 176 с. [Soldatenkov A. S. Mathematical modeling of control system the heat consumption of buildings. Belgorod, «Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov», 2015, 176 p. (In Russian)].
