Obliczanie sprawności regulacji dla grzejników elektrycznych w systemach ogrzewania

Obliczanie sprawności regulacji dla grzejników elektrycznych w systemach ogrzewania

Obecnie certyfikator staje się osobą, która której wiedza obejmować musi coraz więcej zagadnień. Dlatego tym razem zostaną omówione urządzenia elektrotechniczne jakim są regulatory wykorzystywane do regulacji temperatury pomieszczeń, ogrzewanych przy wykorzystaniu energii elektrycznej.

W rozporządzeniu z dnia 2 lipca 2014 do obliczeń średniej sezonowej sprawności regulacji i wykorzystania ciepła wprowadzono 3 rodzaje regulatorów stosowanych w grzejnikach elektrycznych w systemach ogrzewania:

  1. proporcjonalne, oznaczone symbolem P ,
  2. proporcjonalne – całkujące, oznaczone PI,
  3. proporcjonalne – całkująco-różniczkujące(oznaczone symbolem PDI) z optymalizacją
  4. dwustawne.

I. Regulatory proporcjonalne P, montowane są w grzejnikach: – akumulacyjnych     (sprawność = 0,88),
– konwektorowych    (sprawność = 0,91),
– płaszczyznowych     (sprawność = 0,91),
– promiennikowych   (sprawność = 0,91).

Regulatory proporcjonalne należą do najprostszych w działaniu regulatorów. Zasada ich działania polega na tym, że przy zmianie temperatury w pomieszczeniu wytwarzany jest proporcjonalny sygnał sterujący, którego celem jest utrzymanie temperatury wyjściowej na pewnym na z góry określonym poziomie (badana jest wartość odchyłki od zadanej temperatury).

Regulatory typu P najczęściej są stosowane z grzejnikami o średniej wartości inercji, niedużym opóźnieniu oraz o małych wahaniach temperatury (które praktycznie zawsze występują w pomieszczeniach budynków). Niestety praca tych regulatorów jest mało stabilna.

Na rysunku 1 przedstawiony jest wykres temperatury wyjściowej grzejnika w funkcji czasu t (zaznaczonego na osi poziomej). Linią przerywaną określoną temperaturę zadaną w pomieszczeniu np. 20 stopni. Jak widać temperatura zadana pomieszczenia nie będzie nigdy osiągnięta, choć różnica może być bardzo niewielka.

 

II. Regulatory proporcjonalne – całkujące PI, montowane są w grzejnikach:

– konwektorowych (sprawność = 0,94),
– płaszczyznowych (sprawność = 0,94),
– podłogowym         (sprawność = 0,90),
– promiennikowych (sprawność = 0,94).

Zaletą regulatorów typu PI jest możliwość osiągnięcie zadanej temperatury w pomieszczeniu. Za to czas działania regulatora może być bardzo długi, ponieważ trwa on do momentu wyeliminowania uchyby (różnicy) grzejnika i pomieszczenia

Regulatory PI stosuje się w sytuacji dość szybkich zmian temperatury pomieszczeń lub ważnych fragmentów pomieszczeń np. podłóg. Ich wadą się skłonność do dużej oscylacji i częstego włączania grzejnika podczas działania, co powoduje większy pobór energii przez regulator.

III. Regulatory proporcjonalne – całkująco-różniczkujące PDI z optymalizacją montowane są grzejnikach akumulacyjnych:

– akumulacyjnych (sprawność = 0,91).

Regulatora PID są najbardziej zaawansowanymi regulatorami od strony technicznej, ponieważ składają się aż z 3 modułów: proporcjonalnego, całkującego i różniczkującego. Dzięki temu regulator zapewnia stała temperaturę pomieszczenia nawet przy dużych wahaniach temperatury i nie w pada w oscylację, czyli czas jego działań jest krótki.
III. Regulatory dwustawne montowane są grzejnikach ogrzewania podłogowego:

– podłogowe (sprawność = 0,88).

Regulatory dwustawne mają możliwość ustawienia dwóch wartości temperatur i stosowane są tylko w sytuacji małej dynamiki zmian temperatury pomieszczenia, dając zadawalające wyniki. Wielkość temperatury będzie oscylować wokół wartości zadanej, co powoduje długi czas działania regulatora.

Podsumowanie

Człon proporcjonalny zapewnia osiągniecie temperatury zbliżonej do zadanej w pomieszczeniu, człon całkujący dąży do tego aby zadana temperatura została osiągnięta, a człon różniczkujący dba o to aby czas działania regulatora pomimo wahań znacznych parametrów początkowych był krótki (regulator nie wpadł w oscylację), a przez to i pobór energii niski.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *