Автоматизация и интеллектуального управления системой отопления

Территория рекламы

Аннотация: В статье рассмотрены вопросы автоматизации и интеллектуального управления системой отопления. Предложена система управления газовым котлом посредством мобильного телефона.

Ключевые слова: газовое отопление, gsm/e-регулятор, дистанционное управление, тепловентилятор, сервопривод, интеллектуальные системы управления.

На протяжении всей истории человечества, важнейшим вопросом выживания, наряду с добычей пищи и защитой от внешних врагов, было обеспечение жилища человека теплом. Отопление жилых помещений прошло большой эволюционный путь, от обычного очага посреди пещеры, до центрального отопления в многоквартирных домах и индивидуального в частном секторе. Топливо для отопления также сильно видоизменилось, сначала были дрова для очага и печи, потом использовали уголь, и наконец появился газ, более экономичный и экологически чистый. В современном мире и в обозримом будущем, отопление должно решать несколько проблем. Первая проблема, комфорт в домах. В жилом помещении должна поддерживаться определенная комфортная для человека температура. Т.е. должна быть возможность знать температуру на данный момент в помещении, и задавать её по своему желанию. Для этого, нужны котлы умеющие быстро менять температуру в помещении и поддерживать её равной заданной, несмотря на большие перепады изменения температуры окружающей среды. Вторая – в современном мобильном образе жизни, где люди даже едят на ходу, у человека должна быть возможность управлять котлом и получать информацию о состоянии системы отопления и температуры дома дистанционно, на больших расстояниях. И третья, самая главная проблема, это экономия энергетических ресурсов. В современном мире и в обозримом будущем усиливается важность экологии и экономии энергии. Во избежание глобального потепления и истощения не возобновляемых ресурсов, мы должны экономить энергию (электрическую, тепловую и т.д.). Этому вопросу уделяет большое внимание мировое сообщество, т.к. это вопрос нашего будущего. Также данной проблеме уделяет внимание и Российское правительство. 23 ноября 2009 г. Президент Российской Федерации Д.А. Медведев подписал Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». 18 ноября 2009 г. Совет Федерации одобрил закон об "Энергосбережении и повышении энергетической эффективности", который устанавливает правовые, экономические и организационные основы стимулирования энергосбережения. 11 ноября 2009 г. Госдума приняла в третьем чтении закон об энергосбережении. 21.11.08 Госдума приняла в первом чтении проект закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», предусматривающий введение нормативов энергоэффективности устройств мощностью свыше 3 кВт. Новый закон «Об энергосбережении» должен установить в нормативно-правовом поле стимулы к энергоэффективности. НП «Российское Теплоснабжение» и ОАО «ВНИПИЭНЕРГОПРОМ» принимали активное участие в разработке законопроекта. (https:energosovet.ru/fzakon.html). Энергия затраченная на отопление занимает ощутимую долю от всей затраченной энергии. Основная идея экономии в отоплении заключается в том, что в сезоне выходит две – три недели пикового холода, когда система отопления работает на максимум, в остальное время она может не работать на всю мощность. Также при отсутствии людей в помещении, отопление может поддерживать температуру, намного ниже необходимой для человека, и начинать поднимать её лишь за небольшое время до появления людей в помещении.

Нужно модернизировать, улучшать, удешевлять системы отопления. Необходимо делать их более экономичными, экологически лучше и комфортными. Если мы не хотим в ближайшем будущем загубить нашу родную планету, то мы обязаны двигаться в этом направлении. В нашей статье представлен инновационный подход к устройству системы отопления, который решает все проблемы, представленные выше.

В настоящее время существует множество регуляторов, термостатов и систем контроля отопительного оборудования, которые осуществляют управление газовым котлом дистанционно. К таким устройствам относятся например: «сотовая система контроля отопительного оборудования Кситал GSM-4T», «Logamatic Easycom (PRO)», «GSM-Climat», «TS2 GSM» (см ссылки соответственно.) (http://www.vodocomfort74.ru/GSM_upravlenie_kotlom_i_otopleniem.html) (http://xn--80adibozlpkbl.xn--p1ai/otoplenie/kotel_equipment/buderus/controllers_buderus/) (http://www.metalplast.ru/catalog/kotelnoe-oborudovanie/Evan/modul-distantsionnogo-upravleniya-otopitelnym-kotlom-gsm-climat/) (http://comwl.ru/) Но все они устанавливаются только на котлы с электронным управлением которые достаточно дорогостоящие (рис 1) .

Рис.1. Ценовой диапазон котлов с электронным управлением.

В то время как котлы с механическим управлением, значительно дешевле(ценовой диапазон начинается в среднем от 9 тыс. руб.) и получили большее распространение среди пользователей.

Что же делать, если в доме или на даче установлен котел с механическим управлением, которым бы хотелось управлять на расстоянии, но не имеется такой возможности.

На данный момент в котлах с механическим управлением используется автоматика с поворотным механизмом подачи топлива (рис.2).

Рис.2. Типовая автоматика котлов с поворотным механизмом подачи топлива.

Разработан следующий способ модернизации.

На ручку регулятора, уже установленного котла, с механическим управлением устанавливается сервопривод, который будет регулировать подачу газа в котле рис.3.

Рис.3.Пример сервопривода.

Управление сервоприводом будет реализовываться блоком дистанционного управления, который посредством интернета или мобильной связи будет принимать команды со смартфона, которые будут отправляться с помощью мобильного приложения или смс.

Данная система позволяет: осуществлять дистанционное управление газовым котлом как на установление стандартных значений подачи газа ручки регулятора, так и задавать желаемую температуру, до которой котел должен прогреть воздух в доме, например к прибытию владельца.

На рис.4 представлена гидравлическая схема системы отопления.

Если владелец дома желает установить стандартное значение ручки подачи газа, достаточно отослать на GSM/E регулятор требуемую команду с этим значением. Если же он желает прогреть помещение дома до определенной температуры, то необходимо отправить на GSM/E регулятор команду со значением желаемой температуры и времени ее достижения, а он в свою очередь, осуществляя дистанционный мониторинг температуры по датчикам в диапазоне -40…+95˚, рассчитает необходимый угол поворота сервопривода, который в свою очередь повернет на необходимый уровень ручку подачи газа. В интерфейсе пользователя в графическом и текстовом виде отображается вся информация о состоянии отопительного оборудования. Пользователь, изменяя доступные настройки, управляет отопительной установкой.

Таким образом, температура воздуха в доме будет прогреваться до требуемого значения за необходимый промежуток времени, и будет поддерживаться до прибытия владельца.

Рис.4 Гидравлическая схема.

S1- Датчик температуры теплоносителя отопительного контура, S2- Датчик температуры котла, S3- Датчик уличной температуры, S4- Термоста теплоносителя отопительного контура, S5- Датчик температуры воздуха в доме, S6- Датчик уровня теплоносителя отопительного контура, R1- Насос котла, V1- Сервопривод автоматики котла.

Если регулирование котлом, по каким-либо причинам, не осуществляется, в течение заранее заданного промежутка времени, котел переходит в автономный режим работы, параметры которого также устанавливаются заблаговременно. Также данная система осуществляет аварийное оповещение о выходе температуры из заданного диапазона по каждому датчику раздельно. Эта система отправит оповещение об отключении электричества, газа поломке котла снижении температуры в доме, протечке воды в системе отопления.

Данный регулятор питается от сети переменного тока через бесперебойный блок питания.

В дополнение к предлагаемой системе возможна установка водяных тепловентиляторов, которые в отличие от обычных радиаторов нагреваются и начинают отдавать тепло мгновенно.

В настоящее время водяные тепловентиляторы используются в основном в производственных помещениях, но в связи с тем, что эти отопительные устройства позволяют быстро и локально прогревать помещение предлагается их использование в домашних условиях.

Они легко устанавливаются в уже смонтированную отопительную систему. Самым оптимальным вариантом является установка по одному тепловентилятору в каждой комнате, что позволяет значительно повысить скорость прогрева помещений. Так как тепловентиляторы имеют электронный блок управления вентилированием, их управление предлагается осуществлять дистанционно, что позволит выборочно увеличивать скорость обогрева одной или нескольких комнат.

В автономном режиме работы, данное устройство работает как обычный водяной радиатор, но в случае необходимости быстрого прогрева нужной комнаты, необходимо отправить на GSM/E регулятор команду о включении режима вентилирования на желаемом тепловентиляторе.

Конструкция данного устройства делает возможным их использование во влажных помещениях, в том числе и в ванных комнатах. Такие тепловентиляторы оснащены брызгозащитным корпусом. Они практически бесшумны, в них может быть предусмотрена фильтрация воздуха, при минимальном потреблении электроэнергии. На рис.6 представлена гидравлическая схема системы с использованием тепловентиляторов.

Рис.6.

S1- Датчик температуры теплоносителя отопительного контура ,S2- Датчик температуры котла ,S3- Датчик уличной температуры ,S4- Термоста теплоносителя отопительного контура ,S5- Датчик температуры воздуха в доме ,S6- Датчик уровня теплоносителя отопительного контура, S7- Тепловентилятор, R1- Насос котла, V1- Сервопривод автоматики котла.

Достоинства данной системы очевидны: проста в настройке и доступна; не требует установки нового котла с электронным управлением, что значительно минимизирует затраты и экономит время; зимой позволяет контролировать работу системы отопления загородного дома, для предупреждения разморозки системы отопления; непрерывный автономный режим работы системы; отсутствие потребности в постоянном присутствии дома; стабильный и экономный тепловой режим; исключение доступа случайных людей к системе управления; мгновенное информирование о ситуации и текущих параметрах котла; возможность прогнозирования ситуации на основе повседневного анализа работы системы; при установке тепловентиляторов, возможность дистанционного управления скоростью прогрева комнат в отдельности.

На рис.8 представлена функциональная схема данной системы отопления.

Рис.8 . функциональная схема

ЗУС – задающие устройство (смартфон), УУ – управляющие устройство (GSM), СП – сервопривод, УУК – управляющие устройство котла (механическое), К – котел, РВ – радиатор с вентилятором (тепловентилятор), П – помещение, СПН – сеть переменного напряжения, ББП – бесперебойный блок питания, БУВ – блок управления вентилятором, ДТ – датчик температуры, ДП - датчик положения, ДГ – датчик газа, ГАЗ – газ, ДУТ – датчик уровня теплоносителя, ТСУ – телефонный сигнал управления, ТСССО – телефонный сигнал состояния системы отопления, Uусп – напряжение управления сервоприводом,Wу – угол поворота сервопривода, Uук – напряжение управления котлом,tт – температура теплоносителя, tвв – температура выдуваемого воздуха, tвп – температура воздуха в помещении, tвос – температура воздуха окружающей среды, Uдт – напряжение датчика температуры, Uдп – напряжение датчика положения, Uдг – напряжение датчика газа, Uдут – напряжение датчика уровня теплоносителя, Uc – напряжение сети, Uп – напряжение питания, Uув – напряжение управления вентилятором, Uв – напряжение вентилятора.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Скачать

statya_1.docx

statya_1.docx
Размер: 443.6 Кб

Бесплатно Скачать

Пожаловаться на материал

Аннотация: В статье рассмотрены вопросы автоматизации и интеллектуального управления системой отопления. Предложена система управления газовым котлом посредством мобильного телефона.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Підприємство як суб’єкт підприємницької діяльності

Словник термінів в підприємницької діяльності

Гражданское право

Гражданский кодекс Российской Федерации ГК РФ. Правовые отношения, осуществление гражданских прав и обязанностей. Нематериальные блага, права собственности. Гражданско-правовые обязательства.

Средства, влияющие преимущественно на сердечно-сосудистую систему, гиполипидемические и диуретические средства

Педиатрический факультет. Ситуационные задачи к контрольной работе

Анализ влияния метода ценообразования на конечные цены предприятия

Целью выпускной квалификационной работы является изучение влияния ценовой политики на финансовый результат предприятия и разработка рекомендаций по ее совершенствованию на примере ООО «ЭкологСтройСервис»

Тест по дисциплине Свиноводство

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok