|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Способ измерения относится к области теплофизических измерений, в частности для определения тепловых характеристик отопительных приборов. Целями предложенного способа измерения являются возможность измерения сопротивления теплоотдачи каждого отопительного прибора в условиях эксплуатации с учетом его индивидуальных особенностей, простота процедуры измерений, повышение точности измерений. Результаты достигаются тем, что тепловой режим помещения, в котором находится отопительный прибор, приводится в нестационарное во времени состояние, измеряется поведение во времени средней температуры отопительного прибора, средней температуры воздуха в помещении, средней температуры внутренних ограждений и температуры внешней среды, при этом измеренные значения температур подставляются в нестационарное уравнение теплового баланса помещения для воздуха помещения и внутренних ограждений, из которых находится это сопротивление теплоотдачи. Отличие заключается в том, что с целью упрощения процедуры измерений, вычислений и повышения точности измерений нестационарное состояние обеспечивается выключением отопительного прибора, и используется нестационарное уравнение теплового баланса для самого отопительного прибора, при этом сопротивление теплоотдачи в случае выключения отопительного прибора находится следующим образом:  где R ucm - сопротивление теплоотдачи отопительного прибора [°С/Вт];  - средняя температура поверхности отопительного прибора [°С]; Т в - средняя температура воздуха в помещении [°С]; С ист - теплоемкость отопительного прибора, [Дж/°С]; t - текущее время [с]. Предлагаемый способ измерений может быть использован в системах мониторинга, контроля, учета и управления теплопотреблением как отдельного помещения, так и здания в целом за счет создания с использованием данного способа простого и недорогого устройства для измерения теплового сопротивления отопительной системы и мощности теплопередачи. Способ позволяет снизить стоимость и трудозатраты при внедрении и эксплуатации.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Способ измерения относится к области теплофизических измерений, в частности для определения тепловых характеристик отопительных приборов. Целями предложенного способа измерения являются возможность измерения сопротивления теплоотдачи каждого отопительного прибора в условиях эксплуатации с учетом его индивидуальных особенностей, простота процедуры измерений, повышение точности измерений. Результаты достигаются тем, что тепловой режим помещения, в котором находится отопительный прибор, приводится в нестационарное во времени состояние, измеряется поведение во времени средней температуры отопительного прибора, средней температуры воздуха в помещении, средней температуры внутренних ограждений и температуры внешней среды, при этом измеренные значения температур подставляются в нестационарное уравнение теплового баланса помещения для воздуха помещения и внутренних ограждений, из которых находится это сопротивление теплоотдачи. Отличие заключается в том, что с целью упрощения процедуры измерений, вычислений и повышения точности измерений нестационарное состояние обеспечивается выключением отопительного прибора, и используется нестационарное уравнение теплового баланса для самого отопительного прибора, при этом сопротивление теплоотдачи в случае выключения отопительного прибора находится следующим образом: где R ucm - сопротивление теплоотдачи отопительного прибора [°С/Вт]; - средняя температура поверхности отопительного прибора [°С]; Т в - средняя температура воздуха в помещении [°С]; С ист - теплоемкость отопительного прибора, [Дж/°С]; t - текущее время [с]. Предлагаемый способ измерений может быть использован в системах мониторинга, контроля, учета и управления теплопотреблением как отдельного помещения, так и здания в целом за счет создания с использованием данного способа простого и недорогого устройства для измерения теплового сопротивления отопительной системы и мощности теплопередачи. Способ позволяет снизить стоимость и трудозатраты при внедрении и эксплуатации.
Евразийское (21) 201501049 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. G01K17/00 (2006.01)
2017.05.31
(22) Дата подачи заявки
2015.11.23
(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА
(96) 2015000110 (RU) 2015.11.23
(71) Заявитель: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ "ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" (RU)
(72) Изобретатель:
Купреков Степан Владимирович, Петрова Надежда Игоревна, Пуговкин Алексей Викторович (RU)
(57) Способ измерения относится к области теп-лофизических измерений, в частности для определения тепловых характеристик отопительных приборов. Целями предложенного способа измерения являются возможность измерения сопротивления теплоотдачи каждого отопительного прибора в условиях эксплуатации с учетом его индивидуальных особенностей, простота процедуры измерений, повышение точности измерений. Результаты достигаются тем, что тепловой режим помещения, в котором находится отопительный прибор, приводится в нестационарное во времени состояние, измеряется поведение во времени средней температуры отопительного прибора, средней температуры воздуха в помещении, средней температуры внутренних ограждений и температуры внешней среды, при этом измеренные значения температур подставляются в нестационарное уравнение теплового баланса помещения для воздуха помещения и внутренних ограждений, из которых находится это сопротивление теплоотдачи. Отличие заключается в том, что с целью упрощения процедуры измерений, вычислений и повышения точности измерений нестационарное состояние обеспечивается выключением отопительного прибора, и используется нестационарное уравнение теплового баланса для самого отопительного прибора, при этом сопротивление теплоотдачи в случае выключения отопительного прибора находится следующим образом:
Т -Т
и ист. а
где Rucm - сопротивление теплоотдачи отопитель-
Т +Т
их вых
ного прибора [°С/Вт]; 2 . средняя
температура поверхности отопительного прибора [°С]; Тв - средняя температура воздуха в помещении [°С]; Сист - теплоемкость отопительного прибора, [Дж/°С]; t - текущее время [с]. Предлагаемый способ измерений может быть использован в системах мониторинга, контроля, учета и управления теплопотреблением как отдельного помещения, так и здания в целом за счет создания с использованием данного способа простого и недорогого устройства для измерения теплового сопротивления отопительной системы и мощности теплопередачи. Способ позволяет снизить стоимость и трудозатраты при внедрении и эксплуатации.
MiIKG01K17/00
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА
Изобретение относится к области теплофизических измерений, в частности для определения тепловых характеристик отопительных приборов.
Сопротивление теплоотдачи является одной из важных характеристик отопительных приборов. Оно позволяет оценить эффективность процесса теплоотдачи, а также вычислить тепловую мощность, отдаваемую отопительным прибором.
Сопротивление теплоотдачи можно определить из закона Ньютона-Рихмана, согласно которому тепловая мощность Pmciri , отдаваемая отопительным прибором,
пропорциональна разности между средней температурой отопительного прибора Ттт и средней температурой воздуха помещения Тв:
^meni. ~ ^ист '(7''ист ~^")' (-0
где GMCT - коэффициент теплоотдачи отопительного прибора, [Вт/°С].
Величина, обратная коэффициенту теплоотдачи называется сопротивлением теплоотдачи (тепловое сопротивление) Rucm :
Кси,=-^- (2)
В стационарном режиме при выполнении теплового баланса Ртет = Рвх , где Рвх - тепловая мощность, поступающая в отопительный прибор:
Р = Р -G -(Т -Т ) (3)
1 тега. * дат. нет V ист 1 "/• V-V
Известен способ [1] определения значений радиаторных коэффициентов для чугунных радиаторов экспериментально из стендовых испытаний путем измерений температур воды на входе и выходе из радиатора, расхода воды, времени и количества тепла, которое отдает теплоноситель в отопительном приборе с помощью теплосчетчика, установленного на трубопроводе теплоносителя, измерений температуры поверхности радиатора и температуры воздуха около радиатора с помощью регистратора расхода тепла, и нахождения средней температуры поверхности радиатора с помощью медь-константановой термопары, при этом используется балансовое уравнение: Q / S = К • X, где Q - количество тепла, отданное радиатором; S - площадь поверхности радиатора; X - показания регистратора; К - коэффициент, который определялся из эксперимента,
его удобно представить в виде К = к • кн, где к - радиаторный коэффициент, а к" - номинальный условный коэффициент теплопередачи отопительного прибора.
Этот способ базируется на экспериментальных исследованиях в лабораторных условиях, не учитывает индивидуальных особенностей каждого отопительного прибора и изменение его характеристик в процессе эксплуатации. Применение в измерениях теплосчетчика требует врезки в трубопровод и вносит значительные погрешности.
Известно устройство [2] учета расхода тепловой энергии отопительного прибора, содержащее блок вычисления коэффициента теплоотдачи, вычисляемого по прямолинейной зависимости от разности температур согласно формуле (1).
Однако эти решения приводят к усложнению определения коэффициента теплоотдачи или обуславливают низкую точность его определения.
Известен способ [3] определения расхода тепла локальными потребителями (квартиры), входящими в объединенную систему потребителей тепла (многоквартирный дом), который предполагает определение расхода тепла объединенной системы потребителей тепла (с помощью теплосчетчика) за конкретное время, измерение разности температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла. Затем по формуле Ньютона-Рихмана определяют средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла (по расходу тепловой энергии на весь дом, площади поверхности отопительных приборов всего дома и средней разности температур всего дома). С помощью этого коэффициента определяют расход тепла локальным потребителем за то же конкретное время теплоотдачи теплоисточником.
Недостаток данного способа заключается в том, что найденный средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла подразумевает наличие у каждого потребителя теплоисточников (отопительных приборов) одного типа, отличающихся лишь количеством секций, что зачастую не соответствует действительности. Отсутствие учета индивидуальных особенностей отопительных приборов вызывает резкое увеличение погрешности измерений. Кроме того, при измерениях отдельные отопительные приборы могут быть включены не на полную мощность, что также вносит дополнительные неточности.
Известно также устройство [4] для измерения теплового сопротивления, содержащее источник тепловой энергии, измеритель температуры, электронный блок обработки, при этом выход измерителя температуры соединен с входом электронного блока обработки, причем дополнительно содержит наружный теплообменник, внутренний теплообменник, входной трубопровод, первый соединительный трубопровод, второй соединительный
трубопровод, третий соединительный трубопровод, выходной трубопровод, устройство для прокачивания теплоносителя, второй, третий, четвертый, пятый и шестой измерители температуры, при этом выход входного трубопровода соединен с входом наружного теплообменника, выход наружного теплообменника соединен с входом первого соединительного трубопровода, выход первого соединительного трубопровода соединен с входом устройства для прокачивания теплоносителя, выход устройства для прокачивания теплоносителя соединен с входом второго соединительного трубопровода, выход второго соединительного трубопровода соединен с входом источника тепловой энергии, выход источника тепловой энергии соединен с входом третьего соединительного трубопровода, выход третьего соединительного трубопровода соединен с входом внутреннего теплообменника, выход внутреннего теплообменника соединен с входом выходного трубопровода, наружная поверхность наружного теплообменника снабжена тепловой изоляцией, кроме примыкающей к наружной поверхности исследуемого объекта наружной поверхности наружного теплообменника, наружная поверхность внутреннего теплообменника снабжена тепловой изоляцией, кроме примыкающей к внутренней поверхности исследуемого объекта наружной поверхности внутреннего теплообменника, измеритель температуры размещен внутри входного трубопровода, второй измеритель температуры размещен на не снабженной тепловой изоляцией наружной поверхности наружного теплообменника, третий измеритель температуры размещен внутри первого соединительного трубопровода, четвертый измеритель температуры размещен внутри третьего соединительного трубопровода, пятый измеритель температуры размещен на не снабженной тепловой изоляцией наружной поверхности внутреннего теплообменника, шестой измеритель температуры размещен внутри выходного трубопровода, выход второго измерителя температуры соединен с вторым входом электронного блока обработки, выход третьего измерителя температуры соединен с третьим входом электронного блока обработки, выход четвертого измерителя температуры соединен с четвертым входом электронного блока обработки, выход пятого измерителя температуры соединен с пятым входом электронного блока обработки, а выход шестого измерителя температуры соединен с шестым входом электронного блока обработки, кроме того внутренний теплообменник содержит соединенные змеевик и пластину, либо внутренний теплообменник содержит N параллельно соединенных теплообменников, где N - натуральное число, причем 0 Недостатком данного решения является его сложность, невозможность использования в условиях эксплуатации зданий и сооружений. Это устройство не может учитывать индивидуальные особенности каждого теплового прибора и изменение его характеристик в процессе эксплуатации. В связи с этим значение теплового сопротивления для каждого отдельного прибора будет иметь большой разброс по отношению к измерениям, выполненным в лабораторных условиях для эталонного образца. Из практики эксплуатации тепловых приборов известно, что этот разброс достаточно высок.
Известно устройство для измерения теплового сопротивления отопительной системы отдельного помещения, содержащее m датчиков для измерения средней температуры воздуха помещения и п датчиков для измерения средней температуры внутреннего ограждения помещения, а также датчик температуры внешней среды и датчик температуры теплового источника, выходы которых связаны с входами микропроцессорного контроллера для сбора и передачи информации, шина связи которого подключена к входной шине устройства обработки данных (RU №115472, МПК G01K17/00, 04.05.2011) (прототип). Всего в данном устройстве измеряются значения четырех температур.
В основе изобретения [4] лежит способ динамического изменения теплового режима помещения во времени, когда температуры воздуха и внутренних ограждений помещения принудительно меняются во времени, например, путем охлаждения помещения. В данном способе измерения теплового сопротивления учитываются индивидуальные особенности отопительного прибора, но возникают недостатки: наличие избыточных измерений температур (четыре измерения вместо двух), что понижает точность вычисления теплового сопротивления; возникновение погрешности из-за низкого перепада величин температур воздуха и внутренних ограждений помещения; для измерения теплового сопротивления необходимо проводить сложный эксперимент, связанный с охлаждением помещения.
Целью заявляемого изобретения является измерение сопротивления теплоотдачи отопительного прибора с учетом индивидуальных особенностей отопительной системы отдельного помещения при повышении точности измерения.
Это достигается тем, что в отличие от известных технических решений, которые используют стационарный тепловой режим (3), тепловой режим помещения, в котором находится отопительный прибор, приводится в нестационарное во времени состояние путем включения или выключения отопительного прибора. При этом вместо стационарного уравнения (3) используется следующее уравнение:
Сравнение предлагаемого изобретения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает совокупностью новых существенных признаков (учет индивидуальных особенностей отопительного прибора в условиях эксплуатации, простая процедура измерений, повышение точности измерений), которые совместно с известными признаками позволяют успешно достигнуть поставленной цели.
Предлагаемый способ заключается в том, что в процессе эксплуатации на объекте, в помещении на отопительные приборы устанавливаются цифровые датчики для измерения температур воздуха и отопительной системы. Показания приборов автоматически передаются в центр обработки с последующим статистическим усреднением и вычислением сопротивления теплоотдачи по формуле (5).
Предлагаемое техническое решение может быть использовано в системах мониторинга, контроля, учета и управления теплопотреблением, как отдельного помещения, так и здания в целом.
Использованные источники
1. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние физических параметров на радиаторные коэффициенты регистраторов расхода тепла отопительных приборов // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2005. - № 5. - С. 36-40.
2. Чистов Г.Л., Слепнев В.Н., Ермолин А.К., Чистов П.И. Устройство учета расхода тепловой энергии отопительного прибора. Патент РФ № 2095769 на изобретение по заявке № 95102356/28 от 20.02.1995. Опубл. 10.11.1997.
1.
3. Казачков B.C. Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла. Патент РФ № 2138029 на изобретение по заявке № 98110982/28 от 09.06.1998 МПК G01K17/08. Опубл. 20.09.1999.
4. Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов С.А., Соколов Н.А., Ханков СИ. Устройство для измерения теплового сопротивления (варианты). Патент РФ № 52186 на полезную модель по заявке № 2005117001/22 от 27.05.2005. Опубл. 10.03.2006 (прототип).
1.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ измерения сопротивления теплоотдачи отопительного прибора, заключающийся в том, что тепловой режим помещения, в котором находится отопительный прибор, приводится в нестационарное во времени состояние, измеряется поведение во времени средней температуры отопительного прибора, средней температуры воздуха в помещении, средней температуры внутренних ограждений и температуры внешней среды, при этом измеренные значения температур подставляются в нестационарное уравнение теплового баланса помещения для воздуха помещения и внутренних ограждений, из которых находится это сопротивление теплоотдачи, отличающийся тем, что с целью упрощения процедуры измерений и вычислений и повышения точности измерений нестационарное состояние обеспечивается включением или выключением отопительного прибора, и используется нестационарное уравнение теплового баланса для самого отопительного прибора, при этом сопротивление теплоотдачи в случае выключения отопительного прибора находится следующим образом:
Т -Т
ист. в
/~i ист
где Rucm - сопротивление теплоотдачи отопительного прибора [°С /Вт]; Т +Т
Тист = 6Л "ых - средняя температура;поверхности отопительного прибора [°С];
Тв - средняя температура воздуха в помещении [°С]; Сист - теплоемкость отопительного прибора, [Дж/°С]; t - текущее время [сек.].
Заявитель: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ"
Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел 1 дополнительного листа)
? Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ: G01K17/00 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
"X"
"Y"
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК) G01K 17/00-17/20, G01N 25/00, 25/18-25/20
Дата действительного завершения патентного поиска:
13 июля 2016 (13.07.2016)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
Уполномоченное лицо:
¦CY~t-e/> О. В. Кишкович
Телефон № (499) 240-25-91
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
Номер евразийской заявки: 201501049
ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ ( продолжение графы В )
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
А А
RU 2403542 С1 (ВАРЫПАЕВ СТАНИСЛАВ ЭДУАРДОВИЧ и др.) 10.11.2010
RU 2145063 С1 (КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Н. ТУПОЛЕВА и др.) 27.01.2000
1 1
(19)
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
ЕАПВ/ОП-2
|
