×
25.04.2019
219.017.3aff

Способ определения оптимального времени разогрева объекта теплоснабжения

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам определения оптимального времени разогрева объекта с минимально допустимой температуры до оптимально комфортной для заданного объекта к нужному моменту времени. Способ определения оптимального времени разогрева объекта состоит из определения необходимых теплофизических характеристик объекта для нахождения постоянной времени разогрева и остывания объекта методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных, полученных в ходе разогрева объекта. Затем определяют зависимость окружающей температуры от коэффициента активной работы системы теплоснабжения. Коэффициент активной работы системы теплоснабжения определяют по следующей формуле: K=t/t = P/, где К – коэффициент активной работы системы теплоснабжения, t – время активной работы системы теплоснабжения за время t, P – средняя потребляемая мощность, Р – номинальная мощность источника теплоснабжения. Далее определяют зависимость времени разогрева объекта от окружающей температуры и с помощью полученных данных находят зависимость времени разогрева объекта к определенному моменту времени от коэффициента активной работы системы теплоснабжения, при этом если коэффициент активной работы системы теплоснабжения отсутствует, то определение оптимального времени разогрева объекта находят с помощью зависимости времени остывания объекта от окружающей температуры, затем получают оптимальное время разогрева объекта в зависимости от окружающей температуры. Способ позволяет определить оптимальное время разогрева объекта без использования внешнего климатического оборудования и повысить эффективность режима энергосбережения и управляемость системы автономного теплоснабжения за счет более точного определения момента включения системы теплоснабжения в активную работу. 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам определения оптимального времени разогрева объекта с минимально допустимой температуры до оптимально комфортной для заданного объекта к нужному моменту времени.

Известен способ определения оптимального времени разогрева помещения, в котором описано решение задачи параметрической идентификации математической модели теплового режима здания, которая учитывает тепло-инерционные свойства ограждения (в частности, постоянную времени Т). Разработана структура математической модели, позволяющая показывать изменения наружной температуры от времени. С помощью данной модели происходит определение зависимости внутренней температуры от внешних климатических условий, характеристик здания и параметров системы теплоснабжения. Разработан оптимальный алгоритм управления режимом прерывистого отопления, который заключается в снижении мощности системы теплоснабжения до минимального значения в первый интервал времени и поддержания тепловой мощности на максимальном уровне во втором периоде (Анисимова Е.Ю. Оптимизация температурных режимов общественно-административных и производственных зданий: дисс. канд. тех. наук / Е.Ю. Анисимова; Южно-Уральский государственный университет, 2008, с. 34-56).

Недостатком известного способа является то, что для определения оптимального времени разогрева с минимально допустимой температуры к нужному моменту времени используется датчик наружной температуры и не учитываются дополнительные факторы, влияющие на определение времени разогрева.

Известен способ определения коэффициента тепловой аккумуляции здания на основе теплового баланса с использованием с использованием коэффициентов описывающих теплофизические свойства объекта (Соколов Е.Я., Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов.- 7-е изд. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472 с.: глава 8).

Недостатком известного способа является то, коэффициент тепловой аккумуляции здания находят путем определения коэффициентов, характеризующих теплофизические свойства объекта по нормативным документам, что на практике не всегда совпадает с реальными теплофизическими свойствами объекта.

Известен способ, который заключается в определении времени разогрева объекта, исходя из построенной математической модели, которая представляет собой дифференциальное уравнение с начальными условиями. Для данного уравнения численным методом решена задача Коши. Постоянная времени разогрева определяется аналитическим методом (Нагорная А.Н. Математическое моделирование и исследование нестационарного теплового режима зданий: дисс. кан. тех. наук / А.Н. Нагорная; Южно-Уральский государственный университет, 2008, с. 25-63).

Недостатком известного способа является то, что использование климатического оборудования усложняет систему управления временем разогрева объекта.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, состоящий из определения необходимых теплофизических характеристик объекта для нахождения постоянной времени разогрева и остывания объекта методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных полученных в ходе разогрева объекта и получения зависимости времени разогрева объекта к нужному моменту времени, используя математическую модель теплового режима объекта. После нахождения постоянной времени разогрева и остывания объекта, определяют зависимость окружающей температуры от коэффициента активной работы системы теплоснабжения. Коэффициент активной работы системы теплоснабжения определяют по следующей формуле:

Ka = tраб/tпод = Pзатр/Pуст,

где Ка – коэффициент активной работы системы теплоснабжения, tраб – время активной работы системы теплоснабжения за время tпод, Pзатр – средняя потребляемая мощность, Руст – номинальная мощность источника теплоснабжения.

Далее определяют зависимость времени разогрева объекта от окружающей температуры и с помощью полученных данных находят зависимость времени разогрева объекта к определенному моменту времени от коэффициента активной работы системы теплоснабжения, при этом если коэффициент активной работы системы теплоснабжения отсутствует то определение оптимального времени разогрева объекта находят с помощью зависимости времени остывания объекта от окружающей температуры, затем получают оптимальное время разогрева объекта в зависимости от окружающей температуры. патент на изобретение (RU № 2643945, МПК F24D 19/10, опубл. 06.02.2018).

Недостатком известного способа является, то что производится сравнение изменения температуры внутри объекта в момент остывания с Тв1 до Тв2 и по полученным значениям из табличной зависимости берется расчетное Токр, но из-за старения материалов и изменения их ТФС (теплофизических свойств) данные значения, представленные в таблицы, будут неинформативны, а, следовательно, через промежуток времени определение по ней Токр будет неинформативно.

Технический результат заключается в повышении эффективности режима энергосбережения и управляемости систем автономного теплоснабжения за счет более точного определения момента включения системы теплоснабжения в активную работу, с учетом возмущающих воздействий на объект теплоснабжения и отсутствия необходимости сравнения с табличными зависимостями.

Сущность изобретения заключается в том, что способ определения оптимального времени разогрева объекта теплоснабжения состоит из определения необходимых теплофизических характеристик объекта для нахождения постоянной времени разогрева и остывания объекта методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных полученных в ходе разогрева объекта и получения зависимости времени разогрева объекта к нужному моменту времени, используя математическую модель теплового режима объекта. После нахождения постоянной времени разогрева и остывания объекта, определяют зависимость окружающей температуры от коэффициента активной работы системы теплоснабжения. Коэффициент активной работы системы теплоснабжения определяют по формуле (1).

Далее определяют зависимость времени разогрева объекта от окружающей температуры и с помощью полученных данных находят зависимость времени разогрева объекта к определенному моменту времени от коэффициента активной работы системы теплоснабжения, при этом если коэффициент активной работы системы теплоснабжения отсутствует то определение оптимального времени разогрева объекта находят с помощью зависимости времени остывания объекта от окружающей температуры, затем получают оптимальное время разогрева объекта в зависимости от окружающей температуры.

Для определения момента включения системы теплоснабжения на разогрев объекта к нужному моменту времени, в момент когда коэффициент активной работы отсутствует, расчетное значение момента включения определяют по времени остывания температуры внутри помещения на 1°С.

На фиг. 1 представлен график коэффициента активной работы от температуры окружающей среды; на фиг. 2 - экспериментальная кривая в ходе разогрева исследуемого объекта; на фиг. 3 - зависимость времени разогрева объекта от температуры окружающей среды; на фиг. 4 - зависимость времени разогрева объекта от коэффициента активной работы; на фиг. 5 - график изменения температуры внутри исследуемого объекта при отключении системы теплоснабжения.

Способ заключается в следующем. Для получения зависимости времени разогрева от коэффициента активной работы требуется выявление зависимостей Ка=f(Токр.) (фиг. 1), tвр.р= f(Тигр.) (фиг. 2) с помощью переносной автоматизированной установки для определения теплофизических свойств.

Задают температуру поддержания внутри объекта - Тв.

Определяют среднюю окружающую температуру за время проведения исследования, °C:

(2)

где температура окружающей среды в i момент времени, n – количество снятых показаний.

Определяют общую площадь и объем объекта по наружному обмеру.

Определют среднюю потребляемую мощность на поддержание заданной температуры, Вт:

. (3)

где Pзатр – средняя потребляемая мощность, Руст – номинальная мощность источника теплоснабжения, tраб - время активной работы системы теплоснабжения за время tпод.

Определяют коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.ºC):

(4)

Определяют удельную тепловую характеристику объекта, Вт/(м3∙ºC):

(5)

Среднюю потребляемую мощность, затрачиваемую на поддержание требуемой температуры внутри исследуемого объекта, в зависимости от температуры окружающего воздуха определяют по формуле (6) с использованием коэффициента теплопередачи и с учетом общей площади исследуемого объекта по наружному обмеру, Вт:

(6)

Среднюю потребляемую мощность, затрачиваемую на поддержание требуемой температуры внутри исследуемого объекта в зависимости от температуры окружающего воздуха определяют по формуле (7) с использованием удельной тепловой характеристики и объема помещения по наружному обмеру, Вт:

(7)

Коэффициент активной работы системы теплоснабжения находят по следующей формуле (8):

Ka = tраб/tпод = Pзатр/Pуст, (8)

На фиг. 1 представлен график Ка=f(Токр.). Расчетную кривую строят по полученным теплофизическим характеристикам объекта и с помощью формул (6) или (7).

Для того чтобы найти время разогрева объекта в зависимости от окружающей температуры tвр.р= f(Токр.) необходимо знать уравнение теплового режима объекта.

Тепловой режим отапливаемого объекта может быть описан следующим дифференциальным уравнением (9):

(9)

где - разница между окружающей и внутренней температурами в каждый момент времени , Тр - постоянная времени разогрева, - коэффициент передачи по каналу «мощность системы отопления - температура внутреннего воздуха» находится по следующей формуле (10):

(10)

Для нахождения оптимального времени разогрева объекта используют уравнение (11), принятое в теории автоматического управления:

(11)

Для аналитического решения уравнения (11) методом разделения переменных приводят его к виду:

(12)

Общим решением уравнения (12) является функция:

(13)

Для заданной окружающей температуры и заданного начального значении внутренней температуры находят значение С:

(14)

(15)

Решение уравнения (11) примет вид:

( 16)

Находят постоянную методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных полученных в ходе разогрева помещения при фиксированной мощности системы теплоснабжения.

Пусть ,

где , ,

необходимо найти х. Поскольку х входит в степень экспоненты, то его находят составив функционал для метода наименьших квадратов, как квадрат разницы натуральных логарифмов (17):

(17)

Для нахождения минимума этого функционала, находят его производную по х и приравнивают к 0 (18):

(18)

Решают полученное уравнение относительно х (19):

(19)

Постоянную времени разогрева определяют по формуле (20):

(20)

По полученным данным для Токр строят график зависимости tвр.р от Токр по формуле (21):

(21)

Объединение функциональных зависимостей, приведенных на фиг. 1 и 3 позволяет получить зависимость tвр.р=f(Ka) по результатам эксперимента по определению теплофизических свойств объекта теплоснабжения (фиг. 4).

В случае, если коэффициент активной работы равен Ka=0 (температура в помещении выше заданной, при переходе из режима поддержания оптимальной температуры в режим энергосбережения – когда температура внутри помещения начинает постепенно снижаться), зависимость времени разогрева определяется исходя из зависимости времени изменения температуры внутри отдельного помещения или объекта на 1 оС.

По полученному значению зависимости tост=f(∆Tв) времени остывания температуры в помещении на 1 оС, определяется расчетная окружающая температура по формуле:

(22)

где Твi - температура внутри объекта в i момент времени, Тв(0) – начальное значение внутренней температуры = ∆Tв.

Так как То – постоянная времени при остывании отличается от Тр при разогреве, найдем ее методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных полученных в ходе остывания помещения при отключении подачи тепла.

Пусть ,

где ,

Необходимо найти . Поскольку входит в степень экспоненты, то его находят, если составить функционал для метода наименьших квадратов, как квадрат разницы натуральных логарифмов (23).

(23)

Для нахождения минимума этого функционала, находят его производную по и приравнивают к 0:

(24)

Решают полученное уравнение относительно :

(25)

Постоянную времени остывания определяют по формуле:

(26)

Затем по полученному значению расчетной окружающей температуры, из формулы (27) производят определение расчетного времени разогрева объекта к нужному моменту времени:

(27)

По сравнению с известным решением, предлагаемое позволяет повысить эффективность режима энергосбережения и управляемость систем автономного теплоснабжения за счет более точного определения момента включения системы теплоснабжения в активную работу, с учетом всех возмущающих воздействий на объект теплоснабжения.


Способ определения оптимального времени разогрева объекта теплоснабжения
Способ определения оптимального времени разогрева объекта теплоснабжения
Способ определения оптимального времени разогрева объекта теплоснабжения
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 87.
12.01.2017
№217.015.5ae6

Способ оценки энтеральной недостаточности при остром перитоните в эксперименте

Изобретение относится к области медицины, а именно к экспериментальной хирургии, и может быть использовано для оценки энтеральной недостаточности при остром перитоните. Способ заключается в определении содержание молекул средней массы и индекса токсичности плазмы по общей и эффективной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589690
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.6a78

Форма для изготовления асфальтобетонных образцов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления образцов из дорожно-строительных материалов. Форма содержит корпус, расположенный на подставках, и верхние и нижние вкладыши. Корпус выполнен в виде полого параллелепипеда. На внутренних поверхностях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593065
Дата охранного документа: 27.07.2016
13.01.2017
№217.015.6cbd

Белковый пенообразователь

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к структурообразующим модификаторам бетона - пенообразователям, и может быть использовано для производства ячеистых бетонов, в том числе пенобетонов. Белковый пенообразователь включает, мас.%: нейтрализованный 20%-ным раствором серной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597009
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.902a

Светодиодный источник света с удаленным люминофором

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для упрощения конструкций, повышения выхода излучения и улучшения спектра излучения источника света на основе светодиодов. Технический результат заключается в повышении эффективности источника света и обеспечении равномерной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604059
Дата охранного документа: 10.12.2016
26.08.2017
№217.015.dffc

Способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема золь-гель методом

Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья. Предложен способ получения тонкодисперсного аморфного микрокремнезема золь-гель методом. Способ включает предварительное просушивание и измельчение диатомита. В измельченный диатомит добавляют 10-30%-ный раствор гидроксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625114
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.e14f

Составной блок сборного структурного покрытия

Изобретение относится к строительству, в частности к составному блоку структурного покрытия зданий. Технический результат изобретения - упрощение монтажа. Составной блок покрытия, выполненный в виде двухпоясной решетчатой оболочки, содержит основные трубчатые стержни, образующие треугольные и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625582
Дата охранного документа: 17.07.2017
26.08.2017
№217.015.ed7c

Применение производного лидокаина, обладающего местноанестезирующей активностью, для терминальной анестезии

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для применения производного лидокаина - N-ацетил-L-глутамината 2-диэтиламино-2,6-диметилфенилацетамида общей формулы (1) обладающего местноанестезирующей активностью, для терминальной анестезии. Изобретение позволяет уменьшить острую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628811
Дата охранного документа: 22.08.2017
26.08.2017
№217.015.ede8

Способ консервативного лечения резидуальных предраковых заболеваний желудка

Изобретение относится к медицине и предназначено для лечения предраковых резидуальных заболеваний. Проводят поэтапное применение антибактериальных препаратов и лекарственных трав. Первый этап включает применение перорально кларитромицина 500 мг 2 раза в день и метронидазола 250 мг 3 раза в день...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628812
Дата охранного документа: 22.08.2017
29.12.2017
№217.015.f96a

Способ прогнозирования формирования нарушения сна у детей из группы высокого перинатального риска в неонатальном периоде

Изобретение относится к области медицины, а именно к неонатологии и неврологии. Методом электроэнцефалографии (ЭЭГ) проводят исследование головного мозга во время спокойного естественного дневного сна у доношенных детей в возрасте 7-14-ти дней или у недоношенных в скорректированном возрасте...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639862
Дата охранного документа: 22.12.2017
19.01.2018
№218.015.ff18

Применение соединения магния, обладающего гепатопротекторной активностью, для лечения алкогольного и лекарственного гепатита

Изобретение относится к медицине и предназначено для профилактики и лечения повреждений печени лекарственной, токсической и алкогольной природы. Сущность изобретения заключается в применении соединения магния - 2-аминоэтансульфонат магния общей формулы (1): обладающего гепатопротекторной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629606
Дата охранного документа: 30.08.2017
Показаны записи 1-6 из 6.
27.10.2013
№216.012.7b52

Устройство для охлаждения силовых полупроводниковых приборов

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии, в агрегатах на основе силовых полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: в устройстве для охлаждения силовых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497232
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.800a

Устройство для интенсивного охлаждения силовых полупроводниковых приборов

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии, в агрегатах на основе силовых полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: в устройстве для интенсивного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498451
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.04.2015
№216.013.40b4

Устройство для охлаждения силовых полупроводниковых приборов

Изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой преобразовательной технике, и может использоваться в статистических преобразователях электрической энергии, в агрегатах на основе силовых полупроводниковых приборов и модулей. Сущность изобретения достигается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548052
Дата охранного документа: 10.04.2015
29.12.2017
№217.015.f284

Переносной автоматизированный комплекс для определения теплофизических свойств

Изобретение относится к термометрии, а именно к области измерения теплофизических свойств ограждающих конструкций зданий, строительных сооружений и других инженерно строительных объектов, где необходимо определение количественных теплофизических характеристик. Переносной автоматизированный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637385
Дата охранного документа: 04.12.2017
17.02.2018
№218.016.2e4a

Способ определения оптимального времени разогрева объекта

Изобретение относится к способам определения оптимального времени разогрева объекта с минимально допустимой температуры до оптимально комфортной для заданного объекта к нужному моменту. Способ определения оптимального времени разогрева объекта включает определение необходимых теплофизических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643945
Дата охранного документа: 06.02.2018
12.12.2018
№218.016.a5a8

Установка автономного электроснабжения

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности системы автономного электроснабжения. Установка автономного электроснабжения состоит из солнечной фотопреобразовательной панели, корпуса установки, аэрогенератора, системы накопления электроэнергии, включающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674439
Дата охранного документа: 10.12.2018
+ добавить свой РИД