§ 5. Новые инструментальные методы контроля режимов работы систем централизованного теплоснабжения

Усложнение систем централизованного теплоснабжения, повышение требований к качеству отопления зданий выдвигает задачу совершенствования методов контроля их работы.

В этих условиях существующие методы инструментального контроля режимов отпуска и распределения тепла (термографирование в отапливаемых помещениях, применение термощупов для измерения температур поверхностей, дистанционная запись температур в сети и в абонентских отопительных установках с помощью электронных самопишущих мостов и потенциометров и пр.) уже оказываются недостаточными.

В связи с этим стоит задача разработки и применения новых методов инструментального контроля режимов работы систем централизованного теплоснабжения.

При решении указанной задачи необходимо учитывать следующие обстоятельства

оперативное наблюдение за тепловым режимом отапливаемых помещений непосредственно в жилых зданиях сопряжено с большими трудностями и этот метод контроля имеет существенные недостатки (трудность выбора представительных помещений, сложность организации наблюдений ввиду их заселенности, влияние на тепловой режим отдельных помещений случайных факторов, обусловленных локальными причинами, и

др.

система оперативного контроля должна ориентироваться на показатели теплового режима помещений, обладающих относительно низкой (для данного района теплоснабжения) тепловой устойчивостью и в большей степени подверженных влиянию переменных наружных тепловых воздействий;

температура внутреннего воздуха не является объективным и единственным показателем теплового комфорта жилых помещений, особенно при больших коэффициентах остекления.

В связи с изложенным представляется целесообразным контроль за состоянием теплового режима зданий, подключенных к системе централизованного теплоснабжения, осуществлять на основе данных о тепловом комфорте внутри физической тепловой модели зданий.

Условиями подобия модели и здания являются одинаковые динамические характеристики по каналам возмущающих (изменение температуры наружного воздуха, ветер, радиация) и управляющих (изменение подачи тепла) воздействий. Кроме того, должно выдерживаться постоянство соотношения между расходами тепла моделью и зданием в установившемся режиме.

Схема контроля с использованием тепловой физической модели здания приведена на рис. 52.

Рис. 52. Схема контроля режима работы системы теплоснабжения с использованием тепловой физической модели здания

Параметры теплоносителя в тепловой сети (температура воды в подающем трубопроводе, расходы воды) воспринимаются специальным регулятором, который изменяет подачу тепла в тепловую физическую модель здания пропорционально изменению этих параметров. Сигнал от регулятора проходит через корректирующий блок, динамические характеристики которого устанавливаются на основе данных о транспортном и емкостном запаздывании, при передаче

управляющего воздействия от источника тепла к представительному помещению.

Тепловая модель здания подвергается тем же наружным тепловым воздействиям, что и представительное помещение. Передача возмущений внутрь модели идет по двум каналам — через теплоемкие ограждения (медленные тепловые потери) и нетеплоемкие ограждения (быстрые тепловые потери).

Данные о тепловом режиме внутри модели воспринимаются специальным датчиком и через вторичный показывающий или самопишущий прибор поступают к диспетчеру. В том случае,

если тепловой режим в модели отклоняется от комфортных условий либо имеет тенденцию к отклонению, диспетчер вводит соответствующие коррективы в режим отпуска тепла (от ТЭЦ или районной котельной).

Тепловой режим внутри модели целесообразно определять исходя из следующих соображений. Тепловая комфортная обстановка определяется таким сочетанием параметров микроклимата, при котором имеет место тепловое равновесие между человеком и окружающей его средой. Это равновесие достигается при определенных величинах суммарной теплоотдачи конвекцией и радиацией с поверхности одежды и с открытых частей тела.

Для оценки этих величин можно использовать специальное устройство, разработанное ЛНИИ АКХ им. К. Д. Памфилова, которое моделирует физический процесс теплоотдачи с поверхности тела человека. Принцип его действия базируется на теории регулярного теплового режима, что позволяет легко определять в любых условиях значения величин тепловых потоков.

Рис. 53. Схема устройства, моделирующего физический процесс теплоотдачи с поверхности тела человека

Устройство состоит из датчика и измерительного блока (рис. 53). Основной частью датчика является латунный сердечник /, укрепленный постоянно в эбонитовом кожухе 11 на металлической плите 9. Внутри сердечника находятся нагреватель 4, который сообщает его торцевой (рабочей) поверхности температуру, равную температуре тела человека, и две дифференциальные термопары 2 и 3. Один из спаев термопары 2 выведен к сердечнику, а другой — в блок холодных спаев 10. Вторая дифференциальная термопара 3 также имеет два спая, один из которых укреплен на границе нижней поверхности сердечника со слоем теплоизоляционного материала 6, а другой — на границе теплоизоляции с плитой. Внутри плиты расположен нагреватель 8, обеспечивающий с помощью теплового реле 11 постоянство температур плиты и теплоизоляционного слоя. На эбонитовом кожухе сердечника с помощью прижимных колец укрепляется ткань 7, термическое сопротивление которой соответствует термическому сопротивлению одежды человека при комфортных условиях; между тканью и рабочей поверхностью сердечника обеспечивается определенный воздушный зазор.

Таким образом, описанное устройство, основанное на моделировании процесса теплоотдачи с поверхности тела человека под воздействием параметров окружающей среды, позволяет дать объективную оценку условий теплового комфорта в жилом помещении.

Оба устройства (тепловая модель здания и устройство для оценки теплового комфорта жилых помещений) могут применяться независимо друг от друга.

Внутри тепловой модели здания может быть установлен обычный датчик температуры воздуха. В этом случае, естественно, будут контролироваться не условия теплового комфорта, а

температурный режим в отапливаемом представительном здании. Область применения тепловой физической модели здания не ограничивается контролем режимов работы систем централизованного теплоснабжения; ее можно использовать также в качестве датчика температуры внутреннего воздуха в системах местного автоматического регулирования, в первую очередь для ответственных объектов.

Устройство для оценки теплового комфорта жилых помещений, помимо контроля режимов работы систем централизованного теплоснабжения, рекомендуется также применять в качестве датчика в системах местного автоматического регулирования расхода тепла, а также как автономный контрольно-измерительный прибор для проверки теплового режима отапливаемых помещений (при приемке зданий в эксплуатацию и в процессе эксплуатации).