185783. lajstromszámú szabadalom • Kombinált mennyiségi-minőségi szabályozástechnikai rendszer, előnyösen egycsöves fűtőbernedezések vertikális hőrmésékleteltéréseinek kompenzálására
185 783 2 A bejelentés tárgya olyan szabályozástechnikai megoldás, amely lehetővé teszi a fűtőberendezések, elsősorban az egycsöves fűtőberendezések, a mainál finomabb, energiatakarékosabb szabályozását. Az energiaválság következményeképpen megnövekedett a fűtési rendszerek energetikai jellemzőivel szemben támasztott igényszint, azonban a ma használatos és járatos megoldások messze elmaradnak a megkívánt színvonaltól. Ennek alapvetően abban kereshető az oka, hogy a fűtőberendezések tervezésének és méretezésének elméleti alapjai statikus, nem változó viszonyokat tételeznek fel, s a szabályozó berendezés is ehhez illeszkedik. Az ily módon illesztett, egyébként szakmailag helyesen kiválasztott szabályozástechnikai megoldás nem képes a fűtési berendezés dinamikus üzeméhez a kívánt pontossággal simulni és az elvárt energiatakarékos üzemet biztosítani. Napjainkban egyre nagyobb teret nyernek azok a meggondolások, amelyek a fűtési berendezés ütemét nemcsak a méretezési viszonyok közepette, hanem az idő, illetőleg az időjárás függvényében, teljes fűtési idényre vonatkozóan elemzik. E vizsgálatok igazolják azt a tényt, hogy az időjárási jellemzők megváltozásával a fűtőberendezéssel szemben jelentkező igények mind a hely- mind pedig az jdőparaméterekkel módosulva, nem lineárisan változik. Ennek fő oka az épület levegőforgalmát jellemző, úgynevezett filtrációs viszonyok változása a külső meteorológiai viszonyok függvényében. A filtrációs viszonyok nem rendelhetők ugyanis egyértelműen a külső hőmérséklethez, mert azon túl, hogy attól bonyolult és nem lineáris módon függnek, jelentős módosító hatása van a széljárásnak, az épület specifikus szellőztető rendszerének, a napsugárzási jellemzőknek is. Ez utóbbi a helyiségekben kialakuló belső hőmérsékleteket is jelentősen befolyásolja, természetesen azok tájolásától függően. Mindezen hatások számszerű követése még a modellalkotás szintjén is igen nehéz és bonyolult, de a pontos értékek kiszámítása nem is lehet célunk, mert a helyes szabályozástechnikai stratégiák kidolgozásához elsősorban a trendek ismerete a legfontosabb. Az elméleti vizsgálatok legfontosabb eredménye az, hogy a különféle zavaró jellemzők változása következtében a fűtött helyiségekben a fűtőberendezés hőleadásával szemben támasztott igény a magasság függvényében monoton módon változik. Az eddig leírtak a méretezési viszonyokat tekintve eszményi módon illesztett fűtőberendezésre vonatkoztak. Nyilvánvaló, hogy a valós eltérés kialakulásában az eszményi viszonyoktól igen sok emberi tényező is közrejátszik. A tervezés során a biztonságra való törekvés, az alkalmazott hőleadók való teljesítmény eltérése a katalógus adatoktól eleve olyan tulajdonságokat visz bele az egycsöves fűtési rendszerbe, amelyek a felszálló hossza mentén egyre növekvő, halmozódó eltéréseket okoznak az idealizált viszonyokhoz képest. A két alapvető rendszertulajdonság, a dinamikus és a tervezéskor lerögzített statikus tehát a fentebb elmondottak alapján egyaránt a hely és időjárás függvényében monoton változó eltéréseket okoznak az idealizált helyzethez képest. A jelen műszaki helyzetben alkalmazott szabályozási mód a fűtővíz hőmérsékletének szabályozásán alapuló, ún. minőségi szabályozás. Az elméleti meggondolások tanúsága szerint a minőségi szabályozást az jellemzi, hogy a felszálló hossza mentén, függetlenül a helyiség vertikális elhelyezkedésétől az érintett helyiségekben lényegében azonos belsőhőmérséklet-módosulást eredményez a fűtőviz hőmérsékletének változása. Látható tehát, hogy a minőségi szabályozás csak globálisan tud reagálni a zavaró jellemzőkre, a lokális eltérésekkel nem tud mit kezdeni. A fűtéssel szemben támasztott igények kielégítése megköveteli, hogy a legkedvezőtlenebb helyiséget kell referenciahelyként választani. Ebből az is következik, hogy lokálisan a referenciahelytől eltérő helyiségekben eleve túlfűtés lép fel. A megoldás módja az lehet, hogy a szabályozott szakaszban a zavaró jellemzők hatására létrejövő eltérések kompenzálására olyan szabályozó rendszert alakítsunk ki, amely egy lineáris és egy nem lineáris jellegű és eredményű beavatkozás szuperpozíciójaként hozza létre a kívánt hatást. Lineáris eredményű beavatkozási lehetőséget a minőségi szabályozás biztosít. A monoton változó kimenőjelet a felszálló vízmennyiségének változtatásával, vagyis mennyiségi szabályozással lehet produkálni. Ezen az úton tesz előrelépést a 170 120 lajstromszámú, „Filtrációs változásait automatikusan követő központi fűtési rendszer, előnyösen középmagas és magas épületekhez” című szolgálati találmány. Lényege az, hogy a minőségi szabályozás mellett segédenergiávai működő, központi mennyiségi szabályozást is alkalmaz. E megoldás hibája az, jelen bejelentés tárgyát képező konstrukcióval szemben, hogy a központilag alkalmazott mennyiségi szabályozás nem képes az épület hötechnikai adottságait, finomságait kellő érzékenységgel követni, ezért szükségtelen további hőveszteségek forrásává válik. Az épületen belül ugyanis különböző hőkarakterisztikájú helyiségek fordulnak elő, amelyeket nem lehet egységes egészként tekinteni, vagyis nem lehet minden igényt kielégítő referenciapontot találni az érzékelők számára. A finomabb, ún. égtájak szerinti bontás a szabályozó megkettőzésével jár, amely jelentős többletköltséget okoz. Abban az esetben, amikor egy hőközpontra több épület van felfűzve, amelyeknek a tájolása is esetenként különböző, a referenciapont választása további jelentős kiegyenlítetlenséget eredményez. Az elmondottakból következik, hogy abban az esetben, ha a mennyiségszabályozás szabályozott szakaszaként az egész hidraulikai rendszert választjuk, bár a minőségi szabályozásnál kedvezőbb, de továbbra is globális szabályozási megoldást kapunk, amely a lokális finomságok és eltérések kompenzálására nem képes. A többszintes épületek esetében viszont igaz az, hogy az azonos kialakítású és rendeltetésű, így azonos hőtechnikai jellemzőkkel rendelkező helyiségek pozíciója a szintek alaprajzán azonos, igy vertikálisan egymás felett helyezkednek el. Ez az elhelyezke-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
