Регулирование температуры в зданиях

Производственные и жилые здания имеют большую тепловую инерцию, поэтому для регулирования температуры в зданиях не годятся обычные методы регулирования. Традиционные методы регулирования (позиционный и ПИД) являются методами регулирования по отклонению температуры. То есть, сначала температура должна отклониться от заданной, а затем прибор примет решение об изменении мощности, подводимой к объекту. Другим известным математическим методом является метод регулирования по возмущению. В этом случае регистрируется не температура объекта, а внешние тепловые воздействия на объект, рассчитывается их возможное влияние на температуру объекта и принимается решение об изменении мощности, подводимой к объекту. В применении к задачам отопления это означает, что требуется измерять температуру не в здании, а на улице. Теплопотери здания зависят от наружной температуры. Чем холоднее температура на улице, тем больше тепловой энергии нужно подавать в здание. Отопительным графиком называется зависимость требуемой температуры теплоносителя от наружной температуры. График является индивидуальным для каждого здания.

Регулирование по отопительному графику

Приборы Термодат специально разработаны для задач отопления. Регулирование температуры теплоносителя, подаваемого в здание, ведется по отопительному графику. Отопительный график заносится в память прибора по точкам (10 точек от -35 до +10, через 5 градусов). График должен быть рассчитан или найден экспериментально наладчиком. Типовой пример отопительного графика приведен в таблице:

Температура на улице, Тнаружная, °C Температура теплоносителя, Т °C
-35 93
-30 84
-25 76
-20 69
-15 62
-10 56
-5 50
0 45
+5 40
+10 35

В системах централизованного отопления от тепловой магистрали температура теплоносителя регулируется, как правило, электроуправляемой задвижкой, установленной в первичном трубопроводе перед бойлером. При зависимой схеме подключения к теплосети, температура теплоносителя регулируется управляемым элеватором или иным способом. Регулирование задвижкой или элеватором ведется по трехпозиционному импульсному закону. В системах индивидуального электроотопления температура теплоносителя после электрокотла регулируется путем измерения мощности ТЭНов, по позиционному или ПИД закону.

Учет температуры воздуха в здании

График отопления строится приведенным к температуре внутри здания равной 20С. То есть в идеальном случае, если подать теплоноситель в здание с температурой определенной из графика, температура в здании будет равна 20С. В этом случае не учитываются внутренние источники тепла в здании, солнечное излучение и ветер. Поэтому в ветреную погоду в здании будет холодно, а в солнечную жарко. Кроме того, требуется изменять температуру в здании в зависимости от времени суток для экономии тепла.

Ттеплоносителя = Тгр+f1(Тнаружная)*(Тзаданная-20) + K2*f2(Тнаружная)*(Тзаданная — Твнутренняя)

В приведенной формуле первое слагаемое Тгр — температура, определенная из отопительного графика. Второе слагаемое учитывает сдвиг графика при отличии уставки внутренней температуры от 20°С. Функция f1 от наружной температуры задается разработчиком прибора. Третье слагаемое вводит поправку к температуре теплоносителя, вызванную отклонением внутренней температуры воздуха от заданной. Функция f2 задается разработчиком. Коэффициент k2 задается наладчиком системы в третьем уровне режима настройки прибора. Иногда не требуется измерять температуру в здании и вводить поправку по внутренней температуре. В этом случае коэффициент К2 следует задать равным нулю, а датчик внутренней температуры можно не устанавливать.

Ограничение температуры обратки

В системах централизованного отопления от тепловой магистрали, необходимо контролировать и ограничивать температуру обратки. Если управлять системой отопления без учета температуры обратки, вместо экономии можно получить убыток от штрафов. В приборах Термодат для этого введен дополнительный контур управления. Прибор рассчитывает максимально допустимую температуру обратки. Если температура обратки выходит за допустимый предел, прибор уменьшает подачу теплоносителя из тепловой сети и переходит в режим поддержания максимально допустимой температуры обратки. Температура обратки управляется той же электрозадвижкой, что и температура теплоносителя. Приоритет автоматически отдается алгоритму управления температуры обратки. То есть если в здании холодно, и прибор знает , что нужно увеличить подачу тепла в здание, он не сможет это сделать, пока температура обратки не снизится до допустимой нормы. Максимально допустимая температура обратки может определяться в приборах Термодат одним из двух способов:

  • по температуре теплоносителя поступающего из теплоцентрали. Для этого устанавливается дополнительный датчик температуры первичного теплоносителя. Температура обратки находится по графику, задаваемому теплосетсями и записанному в память прибора.
  • по температуре наружного воздуха. Температура обратки находится по другому графику, задаваемому теплосетями, который записывается наладчиком в память прибора.

Выбор способа определения максимально допустимой температуры обратки зависит от способа контроля обратки энергоснабжающей организацией. Таким образом, для решения задачи регулирования температуры в здании, прибор Термодат имеет пять датчиков температуры:

  • для измерения температуры воздуха на улице,
  • для измерения температуры воздуха в здании,
  • для измерения температуры теплоносителя, подаваемого в здание (после бойлера),
  • для измерения температуры обратки,
  • для измерения температуры теплоносителя в сети.