Отопление жилого дома

      Министерство  образвания и науки  рф 

      сыктывкарский лесной институт (филиал)

      федерального  государственного образовательного учреждения

      высшего профессионального  образования

        «Санкт-Петербургский   государственный 

      лесотехнический университет   имени С. М. Кирова» 
 
 
 

      Кафедра автоматизации технических  процессов и производств 
 
 
 
 
 

      курсовой  проект 
 
 

По  дисциплине: Технические средства автоматизации

На  тему: Отопление жилого дома 

         

 
 
 
 
      

Выполнила:	Гурина Марта  Владимировна,                                студентка факультета очного обучения, Бюджетная / контрактная форма обучения, 4 курс, 54Сгр.;  специальность А и У, № зач. книжки 080001
Проверил:	Грицай А. И.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Сыктывкар  2011

Оглавление

Введение………………………………………………………………………...…3

1. Объект автоматизации……………………………………………………4
1. Необходимость автоматизации………………………………………4
2. Принцип работы системы отопления………………………………..5
2. Разработка функциональной схемы автоматизации процесса…………6

2.1 Разработка  алгоритмов функционирования……………………….8

3. Описательная часть………………………………………………………11
4. Выбор технических средств…………………………………………….13
1. Интеллектуальные реле Zelio Logic ……………………………….13
2. Выбор датчиков………………………………………………………13
1. Датчик уровня………………………………………………….14
2. Датчики температуры…………………………………………14
3. Датчик давления……………………………………………….16
3. Выбор исполнительных механизмов………………………………17
1. Электрические котлы………………………………………….17
2. Насосы…………………………………………………………..18

Заключение………………………………………………………………………20

Библиографический список……………………………………………………21

Приложение 1…………………………………………………………………..22

Приложение 2……………………………………………………………………23

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

     Автоматизация – это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем.

     Автоматизация освобождает человека от необходимости  непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегчить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.

     Применение  системы автоматического программного регулирования отопления позволяет  осуществлять дальнейшее совершенствование  режима отопления, например, снижать  температуру воздуха в жилых  зданиях в ночное время или  снижать отпуск теплоты на отопление  промышленных и административных зданий в нерабочее время, что обеспечивает дополнительную экономию теплоты и создание комфортных условий.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Объект  автоматизации

     Объектом  автоматизации является коттедж, дача или загородный дом, поблизости которого нет централизованной системы отопления. В этой работе будут показаны процессы автоматизации регулирования системы отопления.

 

     1.1 Необходимость автоматизации  объекта.

     При возведении частных домов, необходимо проектирование инженерных коммуникаций и систем. Одной из таких систем является отопление. Можно сказать, что все используемые на сегодняшний день схемы отопления индивидуальных жилых домов делятся на две большие группы: подключение централизованной системы и создание "с нуля" локальной схемы системы.

     Если  в окрестностях коттеджа или загородного  дома нет и не предвидится никакого водопровода и отопления, то на участке придется создавать автономную систему водоснабжения и отопления. Правда, для этого придется потратить определенную сумму, время и нервы. Причем именно наличие этих систем в доме делают проживание в нем более уютным и комфортным, чем с централизованной системой.

     Постоянно растущие цены на энергоносители диктуют  нам все большие требования к энергоэффективности систем отопления загородного дома. И это не случайно, ведь вся Европа уже давно привыкла к тому, что энергию надо экономить. И связано это не только с постепенным истощением природных ресурсов, но и с реальной экономией собственного семейного бюджета.

     Помимо  энергоэффективности, есть и еще один немаловажный аспект. Автоматическая система отопления значительно упрощает управление непосредственно самой системой отопления. Вам больше не придется настраивать котловую температуру, регулировать вентили на радиаторах и т.п. Вы сможете «подчинить» систему отопления под свои нужды без механических вмешательств.

    

1.2 Принцип работы  системы отопления.

    В системе отопления коттеджа будет  использоваться последовательная разводка трубопроводов:

Рис. 1 –  Схема системы отопления коттеджа.

    Лучевая разводка такой системы отопления  индивидуальных домов начинается непосредственно  в котельной. На выходе их котла, стоит  распределительный коллектор системы  отопления, через который распределяется тепловая энергия по контурам отопления. Далее теплоноситель проходящий через контуры отопления доставляется к поэтажному коллектору, через который тепловая энергия передается каждому отдельному нагревательному прибору. Такая система является наиболее эффективной, современной и лучшей системой отопления, т.к. возможна ее частичная регулировка и автоматизация. В данном случае также возможно объединение 3-го, 4-го, 5-го и 6-го приборов в один контур, для удешевления системы отопления.

 
 

2. Разработка  функциональной схемы автоматизации  процесса

    Функциональная  схема объекта автоматизации  включает в себя две системы: водоснабжения  и отопления коттеджа.

Рис. 2 - Схема описания системы водоснабжения и отопления

    1 – скважинный насос;

    2 – напорный бак;

    3, 8, 9 – циркуляционный насос;

    4 – Электрический котел;

    5 – фильтр тонкой очистки;

    6 – распределительный коллектор;

    7 – узел подпитки системы отопления;

    10, 11 – радиатор;

    12 – фильтр грубой очистки;

    13 – ручной вентиль.

 
 
 
 

Рис. 3 - Функциональная схема автоматизации процесса отопления

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.1 Разработка алгоритмов  функционирования.

    В этой части главы рассматривается  алгоритмизация процессов регулирования  приведенных в функциональной схеме  автоматизации.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 4 - Алгоритм определения перепада давления на фильтре

b1 – показание давления в трубопроводе до фильтра;

b2 – показание давления в трубопроводе после фильтра;

b3 – коэффициент потери давления воды при прохождении ею мембраны фильтра.

 

Рис. 5 - Алгоритм зависимости работы электрического котла и циркуляционных насосов от комнатной температуры

с1 –  комнатная температура;

с2 –  заданная температура;

с3 –  коэффициент колебания заданной температуры.

 

Рис. 6 - Алгоритм подачи воды в систему отопления

d1 – показание давления в системе отопления;

t1 – время открытия клапана;

t2 – const ( максимально доступное время открытия клапана по истечению которого срабатывает сигнализация о протечке в системе отопления);

min – минимальное давление в системе при котором включается подача воды в систему;

max – максимальное давление в системе при котором выключается подача воды в систему.

 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Описательная  часть

    Трубопровод отводящийся после фильтра предназначен для подачи воды на нужды системы  отопления. Подача воды осуществляется через узел подпитки регулируемый по показанию давления (PiCSA-8), снимаемого в распределительном коллекторе.  Если давление в системе упадет ниже min значения, то клапан в узле подачи открывается на прием воды в систему; если  превысит max допустимое значение, то клапан закроется. Так как потеря воды в системе отопления очень мала, то время открытия клапана не велико. Если же время открытия клапана превысит заданное значение времени, то это значит в системе наблюдается протечка, и это включает сигнализацию и блокировку клапана.

    Из  распределительного коллектора вода через  циркуляционный насос, используемый для  поддержания оптимального напора воды в системе 1,5 бара, подается в электрический  котел. В котле вода нагревается  до установленной температуры и  подается в распределительный коллектор, откуда горячая вода распределяется (тип распределения звезда) по трубопроводам. Работа котла регулируется с помощью  показания датчиков уличной (TiC-3) и комнатной (TiC-1) температуры.

    Чтобы поддерживать оптимальную температуру  в доме, необязательно чтобы котел  и циркуляционные насосы работали постоянно. Если задать комнатному термометру нужную нам в помещении температуру  и ее колебание, то котел и насосы будут включаться тогда, когда комнатная  температура упадет ниже заданного  min значения. Если же заданное значение превысит max, то котел и насосы отключатся. Это регулирование по комнатной температуре (TiC-1) значительно энерго- и технико-сберегающее.

    Регулирование котла по показанию уличного термометра (TiC-3) осуществляется тогда, когда уличная температура достаточно высока и мы не нуждаемся в работе котла. Если же уличная температура упадет ниже заданного значения, то котел снова начнет работать.

     Автоматический  контроль температуры осуществляется через снятие показания температуры: поступающее (Ti-4) и отводящей (Ti-5) из котла воды.

    После нагрева, вода проходя через распределительный  коллектор поступает на обогрев  заданного помещения, этажа и  т.д. В этой части отопительной системы  также используются циркуляционные насосы поддерживающие оптимальный  напор воды. После этого горячая  вода поступает в устройство отопления (радиатор), где отдает свое тепло, а  после выхода из него снова поступает  в распределительный коллектор, откуда уже подается в котел на нагрев. Но бывает, что в этой части  системы может случиться протечка, и чтобы этого не было используется сигнализирующий регулятор показания  давления (PiCSA-6, PiCSA-7). При падении давления остывшей воды на входе в распределительный коллектор, регулятор (расположенного на входе горячей воды из распределительного коллектора) блокирует подачу в эту часть системы отопления и подает сигнал о протечке.