Способ диагностики правильной работы нагревательной и/или охлаждающей системы - RU2646034C2

Чертежи

Описание

ОПИСАНИЕ

Изобретение относится к способу диагностики правильной работы нагревательной и/или охлаждающей системы, содержащей по меньшей мере один контур нагрузки, через который проходит текучая среда в качестве теплоносителя, а также распределительное устройство для нагревательной и/или охлаждающей системы, которое обеспечивает возможность применения такого способа диагностики.

Известны нагревательные и/или охлаждающие системы для темперирования зданий или помещений, которые имеют по меньшей мере один контур нагрузки, через который проходит поток текучей среды, например воды, в качестве теплоносителя. Этот теплоноситель транспортирует воду от источника тепла в подлежащее нагреванию помещение или транспортирует воду от источника холода к подлежащему охлаждению помещению. Например, контур нагрузки может быть выполнен в виде контура нагревания пола. Обычно, в случае наличия нескольких контуров нагрузки, они подключаются к распределителю. При монтаже, соответственно, при установке всегда имеются различные возможности ошибок, которые затем могут отрицательно влиять на правильную работу системы.

В соответствии с этим, задачей изобретения является создание способа диагностики, который обеспечивает возможность проверки правильной работы нагревательной и/или охлаждающей системы.

Эта задача решена с помощью способа диагностики с указанными в пункте 1 формулы изобретения признаками, а также с помощью распределительного устройства с указанными в пункте 9 формулы изобретения признаками. Предпочтительные варианты выполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, приведенного ниже описания, а также прилагаемых чертежей.

Способ диагностики, согласно изобретению, предусмотрен для диагностики правильной работы нагревательной и/или охлаждающей системы, которая имеет по меньшей мере один контур нагрузки, через который проходит поток текучей среды, например воды. При этом текучая среда протекает, например, от источника нагревания или охлаждения через контур нагрузки в подлежащее темперированию помещение. При этом нагрузочный контур может быть проложен, например, в полу помещения, или проходить через другие подходящие теплообменники, такие как, например, радиаторы.

Целью способа диагностики, согласно изобретению, является определение, правильно ли подключен нагрузочный контур и проходит ли через него поток текучей среды. Для этого предусмотрено, что для диагностики предусмотрено изменение степени открывания по меньшей мере одного нагрузочного контура, т.е. степени открывания регулировочного элемента в нагрузочном контуре, так что изменяется расход через этот подлежащий проверке нагрузочный контур, соответственно, должен ли изменяться при правильной работе.

Предпочтительно, степень открывания по меньшей мере одного регулировочного элемента изменяется так, что степень открывания увеличивается. При этом расход через этот подлежащий проверке нагрузочный контур повышается, соответственно, при правильной работе расход должен повышаться. В качестве альтернативного решения можно также изменять степень открывания так, что степень открывания уменьшается для уменьшения расхода. При этом при правильной работе нагрузочного контура расход уменьшается в определенной степени.

После изменения степени открывания, измеряется разница давления в нагрузочном контуре и/или объемный поток проходящей через нагрузочный контур текучей среды и измеренные так значения или по меньшей мере одно выведенное из них значение сравнивается по меньшей мере с одним заданным предельным значением системы. Расход и разницу давления можно очень легко измерять, соответственно, определять с помощью циркуляционного насоса, который транспортирует текучую среду через нагрузочный контур. Для измерения давления могут быть предусмотрены подходящие датчики давления. В качестве альтернативного решения и предпочтительно, разницу давления можно определять из рабочих параметров циркуляционного насоса, а именно, например, из скорости вращения и потребляемой электрической мощности. При этом разница давления в циркуляционном насосе соответствует разнице давления между входом и выходом по меньшей мере одного нагрузочного контура. В частности, при изменении степени открывания можно для диагностики рассматривать также изменение разницы давления, соответственно, объемного потока или выведенного из них значения. Выведенное значение предпочтительно является гидравлическим сопротивлением, которое определяется из измеренного объемного потока и разницы давления.

При правильной работе нагревательной и/или охлаждающей системы эти значения для разницы давления и/или объемного потока и, в частности, гидравлического соприкосновения, соответственно, их ожидаемые изменения лежат в заданных для установки пределах. Если значения становятся больше или меньше этих пределов, то это указывает на неправильную работу, например, если гидравлическое сопротивление слишком велико, то это указывает на то, что прохождение потока через нагрузочный контур каким-то образом блокировано, например, воздухом. Когда нет расхода, то это указывает на то, что нагрузочный контур полностью блокирован или, возможно, неправильно подключен к распределителю, так что расход в принципе невозможен. Кроме того, на основании измеренного изменения расхода и/или разницы давления можно проверять правильную работу изменяющего степень открывания нагрузочного контура регулировочного элемента, например клапана. Согласно изобретению, при соответствующих отклонениях от заданного значения или заданных предельных значений системы может выдаваться сообщение о неисправности, которое может служить основанием для пользователя или монтажника для проверки нагревательной и/или охлаждающей системы.

Как указывалось выше, для диагностики изменяется степень открывания по меньшей мере одного нагрузочного контура, например, увеличивается. Это может быть увеличением, исходя из полностью закрытого состояния нагрузочного контура. Однако степень открывания предпочтительно изменяется между базовым значением и более высоким значением, поскольку это обеспечивает лучшую возможность диагностики. Если степень открывания изменяется посредством уменьшения степени открывания, то регулировочный клапан может, например, полностью закрываться. Однако также и в этом случае предпочтительно изменять степень открывания между базовым значением и меньшим значением, при котором регулировочный клапан еще не полностью закрыт.

В случае наличия нескольких нагрузочных контуров для диагностики отдельных нагрузочных контуров они проверяются последовательно. Для этого для диагностики изменяется указанным выше образом степень открывания соответствующего одного нагрузочного контура. Остальные нагрузочные контуры остаются с их первоначальной степенью открывания. Это осуществляется последовательно для нескольких, предпочтительно для всех нагрузочных контуров. Таким образом, изменяется степень открывания одного из нагрузочных контуров, в то время как одновременно степень открывания остальных нагрузочных контуров остается неизменной, а затем измеряется разница давления и/или объемный поток протекающей через нагрузочный контур с увеличенной степенью открывания текучей среды, и измеренные значения или по меньшей мере одно выведенное из них значение сравнивается по меньшей мере с одним заданным предельным значением системы. Предпочтительно, для всех нагрузочных контуров измеряются всегда разница давления и объемный поток. Предпочтительно, разница давления и/или объемный поток измеряются с помощью циркуляционного насосного агрегата, который транспортирует текучую среду через нагрузочный контур, предпочтительно через несколько нагрузочных контуров. Когда все нагрузочные контуры снабжаются текучей средой с помощью общего циркуляционного насоса, то разница давления в нагрузочном контуре равна разнице давления в насосе и ее можно измерять в нем. Не проверяемые в это время нагрузочные контуры могут быть либо полностью закрыты, либо иметь установленную ранее во время работы степень открывания. Тем не менее, возможно сравнение с заданными предельными значениями системы. Когда дополнительно открывается нагрузочный контур, предпочтительно открывается полностью, то, например, общее гидравлическое сопротивление не должно превышать определенное предельное значение.

В случае определения из измеренной разницы давления и измеренного расхода гидравлического сопротивления или его изменения, это гидравлическое сопротивление или его изменение предпочтительно сравнивается с заданным предельным значением системы или заданным ожидаемым изменением гидравлического сопротивления указанным выше образом. Когда гидравлическое сопротивление лежит выше, например, заданного номинального значения, соответственно, порогового значения системы, то это указывает, например, блокирование в соответствующем нагрузочном контуре или неправильное подключение нагрузочного контура к распределителю. Особенно предпочтительно гидравлическое сопротивление сравнивается с минимальным и/или максимальным предельным значением системы. Таким образом, также в случае, когда гидравлическое сопротивление является слишком малым, можно делать вывод о неправильной работе.

Как указывалось выше, при превышении максимального предельного значения системы и/или при принижении минимального предельного значения системы предпочтительно создается сообщение о неисправности, которое указывает пользователю или монтажнику системы на наличие неправильной работы, требующей проверки установки, соответственно, системы.

Наряду с указанным выше способом диагностики предметом изобретения является также распределительное устройство для нагревательной и/или охлаждающей системы, содержащей по меньшей мере один нагрузочный контур. Распределительное устройство имеет управляющее устройство, которое выполнено так, что оно выполняет указанный выше способ диагностики. Распределительное устройство, согласно изобретению, имеет по меньшей мере один циркуляционный насосный агрегат, соответственно, циркуляционный насос для транспортировки текучей среды по меньшей мере через один нагрузочный контур, предпочтительно через несколько параллельных нагрузочных контуров. Кроме того, распределительное устройство имеет по меньшей мере один регулировочный элемент для установки объемного потока через нагрузочный контур. С помощью регулировочного элемента можно изменять объемный поток, в частности, изменять пропорционально. В случае наличия нескольких нагрузочных контуров для каждого нагрузочного контура предусмотрен регулировочный элемент. Кроме того, распределительное устройство имеет управляющее устройство, которое соединено по меньшей мере с одним регулировочным элементом, например регулировочным клапаном, для приведения его в действие. То есть, управляющее устройство может открывать и закрывать регулировочный элемент и, в частности, изменять степень открывания с целью оказания влияния на объемный поток. Кроме того, управляющее устройство соединено с измерительными средствами для измерения объемного потока по меньшей мере через один нагрузочный контур или несколько нагрузочных контуров, и/или разницы давления в нагрузочном контуре. Управляющее устройство предназначено для выполнения указанного выше способа диагностики. Для этого управляющее устройство выполнено, в частности так, что оно для диагностики нагрузочного контура открывает или закрывает далее его регулировочный элемент, с целью увеличения или уменьшения расхода, а затем с помощью измерительных средств измеряет объемный поток и/или разницу давления или изменение этих значений в нагрузочном контуре, соответственно, во всей системе, и сравнивает с заданными предельными значениями системы или по меньшей мере с одним заданным предельным значением системы. Для этого управляющее устройство может быть выполнено так, что оно из измеренных значений определяет производное значение, например гидравлическое сопротивление, и сравнивает его с заданным, хранящимся в управляющем устройстве предельным значением системы.

Особенно предпочтительно распределительное устройство имеет несколько регулировочных элементов, которые предусмотрены каждый для установки объемного потока в одном из нескольких нагрузочных контуров, при этом управляющее устройство предназначено для управления несколькими регулировочными элементами и соединено с регулировочными элементами с возможностью передачи сигналов для управления ими. Это обеспечивает возможность целенаправленного открывания или закрывания с помощью управляющего устройства отдельных регулировочных элементов, соответственно, целенаправленного увеличения или уменьшения степени открывания отдельных регулировочных элементов, и одновременного закрывания или оставления без изменения других регулировочных элементов, с целью последовательной проверки отдельных нагрузочных контуров указанным выше образом. Например, все регулировочные элементы выполнены в виде приводимых в действие с помощью электродвигателя регулировочных клапанов, которые электрически соединены с управляющим устройством для управления ими.

Циркуляционный насосный агрегат предпочтительно расположен в общем подводящем трубопроводе к нескольким, в частности ко всем нагрузочным контурам. Таким образом, циркуляционный насосный агрегат служит для транспортировки текучей среды через несколько, в частности все нагрузочные контуры.

Особенно предпочтительно, сам циркуляционный насосный агрегат служит в качестве измерительных средств, при этом циркуляционный насосный агрегат выполнен так, что он определяет разницу давления в циркуляционном насосном агрегате и/или объемный поток. Циркуляционный насосный агрегат соединен с возможностью передачи сигналов с управляющим устройством для передачи измеряемых значений. Особенно предпочтительно, управляющее устройство интегрировано в циркуляционный насосный агрегат, т.е. размещено в расположенном на циркуляционном насосном агрегате корпусе для электроники. Особенно предпочтительно, управляющее устройство служит одновременно для управления, соответственно, регулирования циркуляционного насосного агрегата, в частности, для регулирования скорости вращения. Разницу давления в циркуляционном насосе можно определять, например, из скорости вращения и потребляемой электрической мощности циркуляционного насосного агрегата. Также объемный поток можно выводить из этих рабочих параметров или измерять с помощью отдельного датчика потока в циркуляционном насосном агрегате или в другом месте установки.

Ниже приводится в качестве примера описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - нагревательная и/или охлаждающая система, в которой используется способ регулирования, согласно изобретению, а также распределительное устройство, согласно изобретению;

фиг.2 - распределительное устройство, согласно изобретению, в изометрической проекции;

фиг.3 - распределительное устройство, согласно фиг.2, на виде сверху;

фиг.4 - длительности включения нагрузочного контура; и

фиг.5 - взаимодействие отдельных частей способа регулирования, согласно изобретению.

На фиг.1 показана нагревательная и/или охлаждающая система, которая может быть выполнена, например, в виде системы нагревания пола. В последующем приводится описание изобретения на примере нагревательной системы. Однако следует понимать, что изобретение может быть реализовано, соответственно, также в виде охлаждающей системы. В качестве альтернативного решения, система может использоваться также как для нагревания, так и охлаждения, т.е., например, зимой для нагревания и летом для охлаждения.

Показанная на фиг.1 нагревательная система имеет вход 2 и выход 4, которые предусмотрены для соединения с источником снабжения, т.е., например, с нагревательным котлом, накопителем тепла, холодильной установкой и т.д. Кроме того, предусмотрено несколько нагрузочных контуров 6, которые представляют, например, отдельные нагревательные контуры для пола, которые нагревают каждый частичную зону, такую как, например, помещение здания. На стороне входа, т.е. по потоку перед нагрузочным контуром 6 расположен циркуляционный насос, соответственно, циркуляционный насосный агрегат 8. Он имеет регулируемый по скорости вращения приводной электродвигатель и соединен с управляющим устройством 10 для управления и, в частности, для установки скорости вращения. Входная сторона циркуляционного насосного агрегата 8 соединена с входом 2.

Кроме того, по потоку после циркуляционного насосного агрегата 8 расположено смесительное устройство. Смесительное устройство имеет смесительный трубопровод 12, который соединяет возвратный трубопровод 14 от нагрузочных контуров 6 со смесительной точкой 16 в пути прохождения потока от входа 2 к циркуляционному насосу 8. То есть, в смесительной точке 16 текучая среда из входа 2 смешивается с текучей средой из возвратного трубопровода 14 с целью обеспечения возможности установки исходной температуры. Для регулирования соотношения смешивания в возвратном трубопроводе 14 по потоку после ответвления 17 смесительного трубопровода 12 расположен регулировочный клапан, который образует смесительный клапан 18. Он также соединен с возможностью передачи сигналов с управляющим устройством 10 для управления им. Кроме того, в смесительном трубопроводе 12 расположен обратный клапан 20, который предотвращает обратный поток текучей среды от смесительной точки 16 в возвратный трубопровод 14. В зависимости от степени открывания смесительного клапана 18 изменяется объемный поток, который проходит из возвратного трубопровода 14 к выходу 4. Если объемный поток уменьшается за счет уменьшения степени открывания смесительного клапана 18, то большая доля потока текучей среды проходит через смесительный трубопровод 12 к смесительной точке 16. Если степень открывания смесительного клапана 18 увеличивается, то увеличивается объемный поток через выход 4, и, соответственно, меньшая часть потока текучей среды проходит из возвратного трубопровода 14 через смесительный трубопровод 12 к смесительной точке 16. Таким образом, изменяется доля текучей среды из возвратного трубопровода 14, которая в смесительной точке 16 подмешивается к текучей среде из входа 2. За счет смешивания более холодной в случае нагревательной системы текучей среды из возвратного трубопровода 14 с более теплой текучей средой из входа 2 можно уменьшать исходную температуру текучей среды из входа 2. И наоборот, в случае охлаждающей системы более теплая текучая среда из возвратного трубопровода 14 подмешивается к более холодной текучей среде из входа 2, с целью повышения исходной температуры. Циркуляционный насос 8 подает текучую среду от смесительной точки 16 в параллельно расположенные нагрузочные контуры 6.

На выходах 22 нагрузочных контуров 6, т.е. в их возвратных трубопроводах, расположен соответствующий регулировочный клапан 24, который выполнен в виде приводимого в действие электродвигателем регулировочного клапана 24 и которым управляет управляющее устройство 10. Регулировочные клапаны 24 можно изменять по степени их открывания, а также полностью закрывать, с целью установки расхода, соответственно, объемного потока через каждый отдельный нагрузочный контур 6. При этом регулировочными клапанами 24 можно по отдельности управлять с помощью управляющего устройства 10, так что возможно согласование расхода через каждый отдельный нагрузочный контур 6 независимо от остальных нагрузочных контуров.

Кроме того, в показанной системе предусмотрены температурные датчики. Первый температурный датчик является датчиком 26 исходной температуры и измеряет исходную температуру текучей среды, которая подается в нагрузочные контуры 6. Кроме того, на выходах 22 нагрузочных контуров 6 расположены температурные датчики 28, которые измеряют выходную температуру текучей среды из отдельных нагрузочных контуров 6. Измеренные температурным датчиком 26 и температурным датчиком 28 значения температуры подаются через соответствующие связные соединения также в управляющее устройство 10.

Кроме того, циркуляционный насосный агрегат 8 предназначен для определения разницы H_pu давления между входной стороной и выходной стороной циркуляционного насосного агрегата 8, которое одновременно соответствует разнице давления между входами 30 и смесительной точкой 16, т.е. потере давления в каждой из задаваемых нагрузочными контурами 6 ветвей между этими точками. Кроме того, циркуляционный насосный агрегат 8 предназначен для определения расхода через циркуляционный насосный агрегат 8. Эти измеренные циркуляционным насосным агрегатом 8 значения подаются через сигнальное соединение также в центральное управляющее устройство 10. В качестве альтернативного решения, дополнительно к циркуляционному насосному агрегату 8 могут быть предусмотрены также соответствующие датчики давления и расхода, с целью определения разницы давления между входом и выходом нагрузочных контуров 6, а также расхода через все нагрузочные контуры 6.

На основании разницы H_pu, т.е. потери давления в нагрузочных контурах, при знании характеристик лежащих в пути прохождения потока клапанах, в частности, обратного клапана 20 и регулировочного клапана 24, можно дополнительно определять объемный поток через каждый нагрузочный контур 6 в зависимости от степени открывания соответствующего регулировочного клапана 24. Поскольку управляющее устройство 10 управляет степенью открывания регулировочных клапанов 24, то управляющее устройство 10 может определять из указанных значений расход, соответственно, объемный поток через соответствующий нагрузочный контур 6.

Так, можно устанавливать желаемый объемный поток через нагрузочный контур 6 указанным ниже образом.

Кроме того, управляющее устройство 10 снабжено связным интерфейсом 32, который предназначен для связи с одним или несколькими термостатами 34 помещения, соответственно, с датчиками 34 температуры помещения. Предпочтительно в каждом помещении, в котором поддерживается температура с помощью нагрузочного контура 6, предусмотрен такой термостат 34 помещения. В показанном примере связной интерфейс 32 выполнен в виде радио интерфейса, который связан с соответствующим радио интерфейсом 36 термостата 34 помещения. В качестве альтернативного решения, может быть также предусмотрено проводное соединение через отдельный сигнальный провод, систему шин или ВЧ-связь по линии электроснабжения. Термостаты 34 измеряют температуру в помещениях, в которых предусмотрено поддерживание температуры. Кроме того, с помощью термостатов 34 помещения пользователь может известным образом задавать номинальную температуру соответствующего помещения.

Управляющее устройство 10 предназначено для применения различных способов регулирования. Так, согласно первому способу регулирования, управляющее устройство 10 обеспечивает регулирование объемного потока для отдельных нагрузочных контуров 6. Для этого измеряется разность ΔТ температуры между входом 30 и выходом 22 каждого нагрузочного контура 6. Это осуществляется с помощью датчика 26 исходной температуры, а также согласованного с соответствующим нагрузочным контуром 6 температурным датчиком 28. В зависимости от этой разности ΔТ с помощью регулировочного клапана 24 этого нагрузочного контура 6 регулируется, соответственно, устанавливается с помощью управляющего устройства 10 объемный поток посредством изменения степени V_pos.n регулировочного клапана 24, так что разность ΔТ температур соответствует заданному, хранящемуся в управляющем устройстве 10 номинальному значению, т.е. что разность ΔТ температур удерживается постоянной. Это осуществляется независимо для каждого нагрузочного контура 6, так что все нагрузочные контуры могут быть с помощью регулирования объемного потока согласованы с фактической потребностью в энергии. Номинальное значение может быть одинаковым для всех нагрузочных контуров 6 или могут быть заданы различные номинальные значения для отдельных нагрузочных контуров. Номинальные значения хранятся в памяти управляющего устройства 10.

При этом циркуляционный насосный агрегат 8 регулируется с помощью управляющего устройства 10 так, что он удерживает заданное номинальное значение разницы давления между входом и выходом циркуляционного насосного агрегата. Таким образом, это разность давления регулируется на номинальное значение разности давления, которое также устанавливается или задается с помощью управляющего устройства 10. Номинальное значение H_ref разницы давления устанавливается с помощью управляющего устройства 10 в зависимости от степени открывания регулировочных клапанов 24. Для этого с помощью управляющего устройства 10 рассматриваются все степени открывания всех регулировочных клапанов 24. Тот регулировочный клапан, который в данный момент наиболее открыт, т.е. имеет наибольшую степень открывания, выбирается с помощью управляющего устройства 10 в качестве основы для установки номинального значения разницы давления. Таким образом, степень открывания регулировочного клапана, который наиболее открыт, сравнивается с номинальной степенью V_pos.ref открывания. Когда фактическая степень V_pos.n открывания регулировочного клапана 24 с наибольшей степенью открывания превышает номинальное значение V_pos.ref открывания, то повышается номинальное значение H_ref разности давления. Если фактическая степень V_pos.n открывания ниже номинальной степени V_pos.ref открывания, то соответственно понижается номинальное значение H_ref разности давления. Увеличение, соответственно, уменьшение предпочтительно осуществляется пропорционально отклонению от номинальной степени открывания V_pos.ref.

Другой регулировочный контур, соответственно, другой способ регулирования, который выполняется управляющим устройством 10, относится к регулированию исходной температуры T_mix на входе 30 нагрузочных контуров 6, которая измеряется с помощью датчика 26 исходной температуры. Исходная температура T_mix может изменяться, соответственно, устанавливаться с помощью управляющего устройства 10 посредством управления смесительным клапаном 18. Для этого управляющее устройство 10 образует устройство для установки исходной температуры, которое устанавливает исходную температуру T_mix, т.е. ее номинальное значение в зависимости от длительности включения, т.е. относительной длительности D включения нагрузочных контуров 6. Описание значения относительной длительности D включения приводится ниже со ссылками на фиг.4. На фиг.4 для одного нагрузочного контура 6 показано, как он попеременно включается и выключается. При этом «1» обозначает включение, а «0» выключение. В промежуток времени t_on нагрузочный контур включен, в промежуток времени t_off нагрузочный контур выключен. При этом время t_z цикла соответствует сумме времени включения и выключения, т.е. t_z=t_on+t_off. Относительная длительность D включения является отношением времени t_on включения к времени t_z цикла, как показано на фиг.5. Таким образом, время цикла, соответственно, длительность t_z цикла является промежутком времени между включением нагрузочного контура 6 и последующим ближайшим включением нагрузочного контура 6. Включение и выключение нагрузочного контура 6 следует из сигналов соответствующего термостата 34 помещения. Если в случае нагревательной системы термостат 34 помещения сигнализирует, что температура ниже установленного номинального значения температуры, то управляющее устройство 10 включает соответствующий помещению нагрузочный контур 6 посредством открывания соответствующего регулировочного клапана 24. Затем происходит указанное выше регулирование объемного потока для соответствующего нагрузочного контура 6. Если термостат 34 помещения сигнализирует, что достигнуто установленное номинальное значение температуры, то управляющее устройство 10 выключает соответствующий этому помещению нагрузочный контур 6 посредством полного закрывания регулировочного клапана 24.

Исходная температура T_mix и ее номинальное значение одинаково для всех нагрузочных контуров 6 и устанавливается управляющим устройством 10 в зависимости от того нагрузочного контура, который имеет наибольшую относительную длительность D включения, т.е. наибольший относительный нагрузочный цикл. Это - нагрузочный контур 6 с наибольшей потребностью в нагревании, соответственно, охлаждении, так что целесообразно устанавливать исходную температуру T_mix, достаточную для этого нагрузочного контура 6. Остальные нагрузочные контуры 6, которые имеют меньшую относительную длительность D включения, имеют, с одной стороны, меньшую потребность в энергии, так что установленная исходная температура T_mix является также достаточной для этих нагрузочных контуров. Установка исходной температуры T_mix осуществляется таким образом, что относительная длительность D включения сравнивается с предельным значением, соответственно, с номинальной длительностью D_ref включения. Если относительная длительность D включения превышает номинальную длительность D_ref включения, то в случае нагревания сначала повышается исходная температура T_mix, соответственно, ее номинальное значение, а в случае охлаждения исходная температура T_mix, соответственно, ее номинальное значение уменьшается. И, наоборот, в случае, когда относительная длительность D включения ниже номинальной длительности D_ref включения, то исходная температура T_mix, соответственно, ее номинальное значение в случае нагревания уменьшается, а в случае охлаждающей системы увеличивается. Это происходит предпочтительно пропорционально отклонению длительности D включения от номинальной длительности D_ref включения. В качестве альтернативного решения, изменение может происходить неизменными ступенями. Номинальная длительность D_ref хранится в качестве заданного значения в памяти управляющего устройства 10.

На фиг.5 показано, как взаимодействуют отдельные способы регулирования, соответственно, регулировочные контуры. Все указанные выше регулировочные контуры, соответственно, способы регулирования предпочтительно осуществляются непрерывно и одновременно. Первые регулировочные контуры R₁, которые показаны на фиг.5, относятся к регулированию объемного потока для отдельных нагрузочных контуров 6. При этом регулирование для каждого нагрузочного контура 6 осуществляется независимо, т.е. для каждого нагрузочного контура 6 разность ΔТ_n температуры (ΔТ_n=T_mix-T_ret,n, где T_ret,n является выходной температурой соответствующего нагрузочного контура, которая измеряется с помощью соответствующего температурного датчика 28) с номинальным значением разницы температуры ΔТ_ref. Показатель n на фиг.5 обозначает соответствующий нагрузочный контур 6. Также номинальное значение разницы температуры ΔТ может быть задано для отдельных нагрузочных контуров 6 различно и внесено в память управляющего устройства 10. В качестве альтернативного решения можно также для всех нагрузочных контуров применять одно и то же значение разницы температуры ΔТ_ref. Однако для регулирования всегда за основу принимается фактическая выходная температура T_ret,n соответствующего нагрузочного контура 6, т.е. для первого нагрузочного контура 6 выходная температура T_ret1, для второго нагрузочного контура выходная температура T_ret2, и т.д. В зависимости от сравнения разности ΔТ_n с номинальным значением разности ΔТ_ref с помощью управляющего устройства 10 задается степень V_pos,n открывания соответствующего регулировочного клапана 24.

Второй регулировочный контур R₂, который показан на фиг.5, относится к поясненной выше установке исходной температуры T_mix посредством управления смесительным клапаном 18. Для этого с помощью управляющего устройства 10 задается регулирующая переменная V_pos,mix, которая соответствует степени открывания смесительного клапана 18, посредством сравнения указанным выше образом относительной длительности D включения с номинальной длительностью D_ref включения.

Третий регулировочный контур R₃ и четвертый регулировочный контур R₄, которые показаны на фиг.5 и осуществлены в управляющем устройстве 10, относятся к регулированию разности давления в циркуляционном насосном агрегате 8. Таким образом, разность давления H_pu между входом и выходом циркуляционного насосного агрегата 8, т.е. между входом и выходом нагрузочных контуров 6, регулируется на номинальное значение H_ref разности давления, что осуществляется в регулировочном контуре R₄. Кроме того, в регулировочном контуре R₃ в свою очередь регулируется, соответственно, устанавливается номинальное значения H_ref разности давления, что происходит указанным выше образом в зависимости от степени V_pos,n открывания регулировочного клапана 24. Для этого выбирается регулировочный клапан 24 с наибольшей степенью V_pos открывания и сравнивается с номинальной степенью V_pos,ref открывания. Если номинальная степень V_pos,ref открывания не достигнута, то пропорционально увеличивается номинальное значение H_ref разности давления. Если номинальная степень V_pos,ref открывания превышается, то соответственно уменьшается номинальное значение H_ref разности давления. Как показано также на фиг.5, циркуляционный насосный агрегат 8 имеет измерительное устройство 38, которое из скорости S_pu вращения и электрической мощности P_pu оценивает, соответственно, определяет фактическое разность давления H_pu.

Четыре показанных регулировочных контура R₁, R₂, R₃, R₄ являются различно быстрыми, соответственно, различно инерционными, так что они предпочтительно не взаимодействуют друг с другом, т.е. не оказывают влияния друг над другом. Самым быстрым регулировочным контуром является регулировочный контур R₄, который регулирует разность давления H_pu с помощью циркуляционного насосного агрегата 8 на номинальное значение H_ref разности давления.

Следующим, имеющим более медленную скорость регулировочным контуром является регулировочный контур R₁, который регулирует расход через отдельные нагрузочные контуры 6. Еще более медленным является регулировочный контур R₃, который регулирует номинальное значение H_ref разности давления. Этот регулировочный контур настолько медленный, что это регулирование предпочтительно не оказывает влияние на регулировочный контур R₁. На фиг.5 не изображены два других регулировочных контура, а именно, регулировочный контур для регулирования температуры помещения посредством включения и выключения нагрузочных контуров 6, а также регулировочный контур, который регулирует температуру помещения на избранное номинальное значение исходной температуры. Эти оба регулировочных контура предпочтительно выполнены еще более медленными, чем указанные выше регулировочные контуры, при этом тот регулировочный контур, который устанавливает номинальное значение исходной температуры, предпочтительно является наиболее медленным регулировочным контуром.

Наряду с указанными выше способами регулирования, управляющее устройство 10 может выполнять другие функции. Поскольку управляющее устройство 10 связано с термостатами 34 помещений и в зависимости от сигналов термостатов 34 помещений включает нагрузочные контуры 6 посредством открывания регулировочных клапанов 24, то в память управляющего устройства 10 можно вводить определенные приоритеты для отдельных нагрузочных контуров 6. Так, например, в нагревательной системе при большом холоде можно одновременно включать не все нагрузочные контуры 6, если поставляемое нагревательным котлом количество энергии не является достаточным. Для подогрева можно сначала включать приоритетные нагревательные контуры, такие как, например, для жилых помещений или для ванны, а менее важные нагрузочные контуры 6, например, для отопления спальных помещений, сначала выключать. При этом управляющее устройство 10 может самостоятельно измерять, что имеющееся в распоряжении нагревательная мощность является не достаточной, а именно, тогда, когда все регулировочные клапаны 24 открыты, т.е. имеют максимальную степень открывания, и, тем не менее, разница температуры ΔТ_n между входом 30 и выходом 22 становится слишком большой. И наоборот, соответствующим образом это относится также к системе охлаждения. Приоритет нагрузочных контуров 6 можно предпочтительно устанавливать и заносить в память управляющего устройства 10. Кроме того, управляющее устройство 10 может быть выполнено так, что оно для нагревания помещений повышает исходную температуру T_mix на определенное время выше обычно желаемого номинального значения, которое следует из указанного выше регулирования, с целью обеспечения возможности более быстрого нагревания помещений.

Наконец, управляющее устройство 10 может содержать также функцию диагностики, соответственно, модуль диагностики, который выполняет диагностику правильной работы регулировочных клапанов 24, а также нагрузочных контуров 6. Таким образом, управляющее устройство 10 в режиме диагностики может по отдельности открывать регулировочные клапаны 24 нагрузочных контуров 6, соответственно, увеличивать или уменьшать степень открывания регулировочных клапанов 24, в идеальном случае увеличивать до максимума. При этом лишь один регулировочный клапан 24, исходя из начальной степени открывания, открывается или закрывается дальше, в то время как остальные регулировочные клапаны 24 остаются без изменения или закрытыми. Предпочтительно, регулировочный клапан 24 подлежащего проверке нагрузочного контура открывается дальше. Затем измеряются расход через циркуляционный насосный агрегат 8, а также разность давления в циркуляционном насосном агрегате 8, и из них определяется гидравлическое сопротивление системы, соответственно, изменение гидравлического сопротивления. Управляющее устройство 10 принимает также информацию, соответственно, сигналы из циркуляционного насосного агрегата 8, которые указывают расход и разность давления. Управляющее устройство 10 сравнивает определяемое гидравлическое сопротивление с заданным для системы и хранящимся в памяти управляющего устройства 10 максимальным гидравлическим сопротивлением. Если измеренное гидравлическое сопротивление превышает заданное максимальное гидравлическое сопротивление, то это означает неисправность, и управляющее устройство 10 сигнализирует эту неисправность, так что затем может быть выполнена проверка системы. Кроме того, когда значения гидравлического сопротивления сравниваются друг с другом перед и после открывания регулировочного клапана 24, то можно определять правильную работу регулировочного клапана 24. Дополнительно к этому, гидравлическое сопротивление можно сравнивать в управляющем устройстве 10 также с минимальным значением. Если находящееся в памяти минимальное значение не достигается, то можно также делать вывод о неисправности.

Кроме того, указанная функция диагностики может быть реализована так, что учитывается потеря давления и тем самым гидравлическое сопротивление лишь отдельных нагрузочных контуров 6, соответственно, определяется с помощью управляющего устройства 10. Это можно также осуществлять за счет знания характеристик лежащих в пути прохождения потока клапанов, в частности, обратного клапана 20 и регулировочных клапанов 24 с учетом известной степени открывания клапанов 24. Когда известны потери давления клапанов при заданном рабочем состоянии, то можно определять долю общей потери давления между входом и выходом циркуляционного насоса 8, которая вызывается самим соответствующим нагрузочным контуром 6. Соответственно, можно также задавать допустимые предельные значения для потери давления, соответственно, гидравлического сопротивления самого нагрузочного контура 6. То есть, при сравнении с допустимыми пределами учитывается лишь гидравлическое сопротивление нагрузочного контура, и предельные значения являются предельными значениями для гидравлического сопротивления нагрузочного контура.

Существенные компоненты показанной на фиг.1 нагревательной системы предпочтительно интегрированы в распределительное устройство в виде нагревательного распределителя, как показано на фиг.2 и 3. При этом все существенные лежащие внутри штриховой линии на фиг.1 конструктивные элементы интегрированы в распределительное устройство в виде конструктивного блока. Таким образом, показанный на фиг.2 и 3 нагревательный распределитель 40 имеет в качестве центрального компонента циркуляционный насосный агрегат 8. Он имеет корпус 42 насоса, в котором расположено установленное с возможностью вращения рабочее колесо. Рабочее колесо приводится в действие с помощью электрического приводного двигателя, который расположен в корпусе 44 электродвигателя, соответственно, статора. На противоположном корпусу 42 насоса осевом конце статорного корпуса 44 расположена клеммовая коробка, соответственно, корпус 46 для электроники, в котором расположено управляющее устройство 10. Корпус 42 насоса имеет вход 2, а также выход 4 в виде соединительных элементов для внешних трубопроводов. Кроме того, в корпусе 42 насоса расположен смесительный клапан 18 и смесительный трубопровод 12 со смесительной точкой 16. Корпус 42 насоса соединен на одной стороне с собственно распределителем 48. Распределитель 48 имеет модули 50 для отдельных нагрузочных контуров, в данном случае для шести нагрузочных контуров 6. В модулях 50 расположены регулировочные клапаны 24, а также соединительные элементы, которые образуют входы 30 для нагрузочных контуров 6. Кроме того, каждый модуль 50 имеет соединительный элемент, который образует выход 22 для соответствующего нагрузочного контура 6. К образующим входы 30 и выходы 22 соединительным элементам можно присоединять трубопроводы, которые образуют нагрузочные контуры 6, например, трубопроводы для нагревания пола. В распределителе расположены подводящий и возвратный трубопроводы, которые соединены с корпусом 42 насоса, при этом возвратный трубопровод соединен с возвратным трубопроводом 14 в корпусе насоса, и подводящий трубопровод соединен с выходной стороной циркуляционного насоса 8. Также температурные датчики 26 и 28 интегрированы в распределитель 48, соответственно, в корпус 42 насоса. Таким образом, предпочтительно лишь термостаты 34 помещений с их радио интерфейсами 34 образуют внешние регулировочные компоненты, которые, однако, можно легко соединять с также расположенным в корпусе 46 для электроники связным интерфейсом 32 управляющего устройства 10. Все другие требуемые электрические и/или электронные конструктивные элементы для управления и/или регулирования интегрированы в нагревательный распределитель 40 в виде предварительно изготовленного конструктивного блока.

Перечень позиций

2 Вход

4 Выход

6 Нагрузочные контуры

8 Циркуляционный насосный агрегат

10 Управляющее устройство

12 Смесительный трубопровод

14 Возвратный трубопровод

16 Смесительная точка

17 Ответвление

18 Смесительный клапан

20 Обратный клапан

22 Выходы

24 Регулировочный клапан

26 Датчик исходной температуры

28 Температурные датчики

30 Входы

32 Связной интерфейс

34 Термостат помещения

36 Радио интерфейс

38 Измерительное устройство

40 Нагревательный распределитель

42 Корпус насоса

44 Статорный корпус

46 Корпус для электроники

48 Распределитель

R₁, R₂, R₃, R₄ Регулировочные контуры

T_mix Исходная температура

T_ret,n Выходная температура

ΔТ Разница температуры

ΔТ_ref Номинальное значение разницы температуры

H_pu Разность давление

H_ref Номинальное значение разности давления

V_pos,ref Номинальная степень открывания

V_pos,mix Степень открывания смесительного клапана 18

V_pos,n Степень открывания регулировочного клапана 24

D Относительная длительность включения

D_ref Номинальная длительность включения

t_z Время цикла

t_on Время включения

t_off Время выключения

S_pu Скорость вращения

P_pu Мощность

Реферат

Изобретение относится к способу диагностики правильной работы нагревательной и/или охлаждающей системы, содержащей несколько нагрузочных контуров (6), через которые проходит поток текучей среды в качестве теплоносителя. Для диагностики изменяется степень открывания последовательно каждого нагрузочного контура (6) для изменения расхода и затем измеряется разница давления в нагрузочном контуре (6) и/или объемный поток проходящей через нагрузочный контур (6) текучей среды. Измеренные значения или по меньшей мере одно выведенное из них значение сравнивается по меньшей мере с одним заданным предельным значением системы. Изобретение касается также распределительного устройства для нагревательной и/или охлаждающей системы, которое выполняет упомянутый способ диагностики. В результате увеличивается точность диагностики. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула