При пуске в эксплуатацию новых систем отопления на базе автономных котельных, а также при возобновлении их работы в начале нового отопительного сезона возникает потребность оперативно проверить их работоспособность и установить оптимальный режим эксплуатации. Предлагаемые способы позволяют сделать это быстро и дешево.
Способы базируются на современных технологиях сбора, переноса и хранения информации - однопроводной MicroLAN и беспроводной iButton - и позволяют за счет синхронного измерения температуры одновременно в большом числе точек изучаемых объектов применить для обработки данных совокупность средств регрессионного, корреляционного и спектрального анализов, гарантирующую наиболее достоверное определение температурных характеристик помещений и эффективности работы отопительных систем на основе автономных котельных.
При осуществлении мониторинга автономные термохронные датчики-накопители (iButtons) размещаются на подающей и обратной трубах котельной, радиаторах отопления и внутренних перегородках обследуемых помещений, а также снаружи здания на его северном фасаде. Мониторинг проводится в течение периода времени, определяемого условиями эксплуатации отопительной системы и местными климатическими особенностями (обычно не более 14 суток). Таким образом достигается возможность установления характера связи между температурами подающей трубы и других элементов системы отопления, а также между температурами наружного воздуха и подающей трубы, наружного воздуха и воздуха в помещениях. При этом постулируются несколько принципов:
В результате мониторинга удается получить полную картину циркуляции теплоносителя в системе, определить величины запаздывания регулирующих воздействий на любом из ее участков, устойчивость системы к глубоким регулирующим воздействиям, а также определить оптимальную функцию регулирования.
Для выяснения устойчивости отопительной системы к глубоким регулирующим воздействиям последняя переводится в режим нулевой мощности и выдерживается в этом режиме до стабилизации температуры во всех точках системы. Затем мощность скачком поднимается настолько, чтобы повысить температуру теплоносителя на 10 градусов, и опять выдерживается в течение времени стабилизации. Так продолжается до выхода отопительной системы на штатный режим эксплуатации. При этом контролируется запаздывание регулирующих воздействий в различных точках системы и спектральный состав, т. е. склонность к выходу из синхронизма с подающей трубой.
Оптимальная функция регулирования определяется следующим образом. В течение периода наблюдения последовательно в течение промежутков времени, определяемых инерционными свойствами ограждающих конструкций, применяются разные функции регулирования из числа предусмотренных автоматикой котельной. Для каждого из промежутков стандартным образом вычисляются значения коэффициентов корреляции и линейной регрессии, характеризующие степень связи температуры внутри помещений с наружной температурой. В качестве оптимальной выбирается та функция регулирования, при которой корреляция температур помещений с наружной температурой минимальна.
На рисунке приведены примеры спектров температурных колебаний в отрегулированной (слева) и разрегулированной системах отопления. В первом случае число действенных гармоник спектра температурных колебаний отопительной системы равно 6, во втором - 26. Число действенных гармоник спектра колебаний наружной температуры в обоих случаях равно 14. Коэффициенты корреляции спектров температурных колебаний подающей трубы и радиаторов составляли в первом случае ~0.998, а во втором - ~0.388.
Донецкий физико-технический институт НАН Украины,
83114, Донецк, ул. Р.Люксембург, 72.
Тел.: (0622)55-14-33, 99-27-91
Факс: (062)337-90-18
E-mail: karna@dpms.fti.ac.donetsk.ua
Карначёв Александр Сергеевич