Экспериментальные исследования по уточнению рабочего диапазона датчика температуры устройства контроля и регулирования температуры воздуха в помещении

Приводятся результаты экспериментальных исследований по уточнению рабочего диапазона датчика температуры устройства контроля и регулирования температуры воздуха в помещении.

Создание комфортных температурных условий в отапливаемых помещениях и экономное расходование тепловой энергии является важной социально-экономической задачей. Температура воздуха в помещениях определяется как результат совместного влияния температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, солнечной радиации, эффективности работы отопительных приборов, бытовых тепловыделений.

Санитарными нормами и правилами (СНиП) у отопительных приборов предусмотрена установка регулирующей арматуры [1]. Регулирование температуры воздуха в помещениях может осуществляться устройствами ручного регулирования и устройствами контроля и регулирования. Устройства контроля и регулирования наиболее эффективны, так как автоматически поддерживают заданную температуру в помещениях [2], обеспечивая при этом экономию тепловой энергии. Это связано с тем, что при превышении заданной температуры воздуха в помещении на 1°С перерасход тепловой энергии составляет 6 % [3].

Конструктивно устройство контроля и регулирования температуры воздуха в помещении представляет собой датчик температуры и регулирующий орган. Учитывая особенности установки устройства контроля и регулирования температуры воздуха в помещении (у отопительного прибора), на температуру датчика оказывает влияние температура отопительного прибора. В связи с этим возникает необходимость уточнения диапазона датчика температуры устройства контроля и регулирования.

С этой целью на базе Орловского государственного технического университета на кафедре “Приборостроение, метрология и сертификация” проводились исследования в период с 19.02.2007г. по 14.03.2007г. в специально оборудованном помещении. При проведении исследований использовалось следующее оборудование: вычислитель количества теплоты ВКТ-7 (в дальнейшем вычислитель), термопреобразователи сопротивления Pt 500 в количестве 5 штук ( в дальнейшем датчики температуры).

Вычислитель перед проведением эксперимента программируется. Схема установки вычислителя показана на рис. 1.

Датчик температуры 6, реагирующий на изменение температуры воздуха в предполагаемом месте установки устройства контроля, устанавливается на подающем трубопроводе между перемычкой и отопительным прибором 5. На температуру датчика 6 (t₁) оказывают влияние тепловые потоки от отопительного прибора 5, перемычки и трубопровода 1. Датчик температуры 3 (t₅), измеряющий температуру наружного воздуха, расположен вне помещения (за окном). Датчики температуры воздуха в помещении 7 (t₂), 8 (t₃), 9 (t₄) (рис. 2) закрепляются по диагонали комнаты на высоте 2 м (СНиП 41-01-2003) [2].

Регистрируемые параметры с вычислителя через интерфейс RS232С выводятся на персональный компьютер в виде таблицы. Средняя температура воздуха в помещении определяется по формуле:

Для наглядности отображения результатов эксперимента делается выборка значений температур следующим образом: выбираются значения температуры наружного воздуха и соответствующие температуры в помещении и в предполагаемом месте установки устройства контроля в 12.00 и 00.00 каждых суток. Строится зависимость изменения средней температуры воздуха в помещении, температуры в предполагаемом месте установки устройства контроля и температуры наружного воздуха от времени в 12.00 часов (рис. 3) и 00.00 часов (рис. 4), что наглядно отражает динамику изменения температур в дневное и ночное время.

Определяется экспериментальная зависимость между температурой в предполагаемом месте установки устройства контроля и регулирования температуры воздуха в помещении t₁ и средней температурой воздуха в помещении t_ср (рис. 5).

Рис. 5. Экспериментальная зависимость между температурой в предполагаемом месте установки устройства контроля и регулирования температуры воздуха в помещении t₁ и средней температурой воздуха в помещении t_ср и уравнение регрессии (2):

Для определения соответствующей теоретической зависимости между температурой в предполагаемом месте установки устройства контроля t₁ и средней температурой воздуха в помещении t_ср строится регрессионная модель. Из рис. 5 видно, что характер зависимости линейный, поэтому степень полинома выбирается равной 1 [4].

Регрессионное уравнение в этом случае имеет следующий вид:

Для проверки правильности уравнения регрессии определяем непараметрические критерии серий и инверсии [4]. По результатам проверки получается, что с выбранной доверительной вероятностью Р=0,98 можно считать, что рассчитанное уравнение регрессии достоверно описывает экспериментально исследуемую зависимость между величинами t₁ и t_ср.

Выводы:

1 Установлено, что значение температуры воздуха в предполагаемом месте установки устройства контроля и регулирования больше средней температуры воздуха в помещении, что доказывает тот факт, что влияние отопительного прибора на датчик температуры устройства контроля и регулирования значительно.

2 Установлено, что разность температуры в предполагаемом месте установки устройства контроля и регулирования и средней температурой воздуха в помещении в дневное время находилась в пределах 1,1< Δt < 2,77 °С (рис. 3), а в ночное время (рис. 4) изменялась в пределах 1,43 < Δt < 2,86 °С.

3 Получена экспериментальная зависимость средней температуры воздуха в помещении и температуры в месте установки устройства контроля при изменении температуры наружного воздуха. Построена соответствующая теоретическая зависимость, которая представляет собой регрессионную модель первого порядка.

Полученные результаты позволяют уточнить диапазон датчика температуры при разработке устройств контроля температуры воздуха в помещении.

Литература:

1 СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.– М.: Госстрой России, 2004. – 98 с.

2 Пособие по проектированию учреждений здравоохранения (к СНиП 2.08.02-89). Раздел I –Общие положения. Инженерное оборудование. – М.: ГипроНИИздрава, 1990. – 65 с.

3 Лапир М.А. И в ХХ1 веке у нас неразрешимых проблем быть не должно // Энергосбережение. – 2000. – № 1. – С.3-7.

4 Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных / Дж. Бендат, А. Пирсол. - М.: Мир, 1989. - 540 с.

Источник: http://www.energosovet.ru/stat372.html

Подмастерьев К.В., Петрова О.С., г. Орел, ОрелГТУ

V Международная научно-практическая Интернет-конференция «Энерго- и ресурсосбережение – XXI век»