Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Fűtéstechnika

Helyiséghőmérséklet-szabályozás

2015/10. lapszám | Kovács Zoltán |  3480 |

Az alábbi tartalom archív, 6 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Helyiséghőmérséklet-szabályozás

Az ismert szabályozási elveken alapuló rendszerekkel jó eredményeket lehet elérni. A szabályozás pontosságát és ezzel a komfort emelkedését csökkenő energiafelhasználás mellett adaptív (alkalmazkodó) algoritmusokon alapuló szabályozók alkalmazásával lehet tovább javítani.

A felületfűtő és -hűtő rendszerek helyiséghőmérséklet-szabályozóinak a jó tároló képességhez, a nagy aktív tömeghez és a rendszer magas sugárzási hányadához kell illeszkedniük. Úgy az alkalmazott szabályozási elv, mint a megfelelő paraméterezés szerepet játszanak a szabályozott jellemző, a kívánt helyiséghőmérséklet pontos értéken tartásában. Ezen kívül a méretezésnek és a beszabályozásnak van komoly befolyása a teljesítményre és a komfortra.

Klasszikus szabályozási formák

Kétpont-szabályozás

A kétpont-szabályozás a legegyszerűbb szabályozás. Kimenete két állapot, „be”, illetve „ki” lehet. Esetünkben ez annyit jelent, hogy a szelepállító motort nyitva tartja mindaddig, míg a helyiség hőmérséklete a kívánt értéket el nem éri. Amint a helyiség hőmérséklete meghaladja a beállított értéket, a motor elzárja a szelepet. Azért, hogy a parancsolt érték közelében ne kapcsoljon állandóan ki és be a szabályozó, ún. hiszterézissel dolgoznak ezek az eszközök. A helyiség hőmérsékletének tehát egy beállított értékkel a kívánt érték fölé kell emelkednie ahhoz, hogy a szelep zárása elkezdődjön. Egy ilyen szabályozó felületfűtéssel kombinálva a helyiség hőmérsékletének a kívánt érték körüli ingadozását eredményezi, mivel a hőáramlás a be-, illetve kikapcsolást követően még egy ideig az előző ciklus trendjét követi. Ez az ingadozás annál nagyobb, minél intenzívebb a hőközlés. Ezért a kétpont-szabályozók felületfűtés szabályozására csak akkor alkalmazhatók, ha viselkedésüket például termikus visszavezetéssel javítjuk. Erre azért van szükség, mert egyes termosztátok félvezető elemeinek viselkedése erősen függ a hőmérséklettől. Ilyenkor a kimeneten jelentkező elektromos változás termikus változást okoz, és ez újabb elektromos változáshoz vezet. Termikus visszavezetés alkalmazása esetén a szabályozó a kívánt érték közelében lüktető magatartásba kezd, ezzel csökkentendő az ingadozást.

Proporcionális (P) szabályozó

Amennyiben a kimeneti jel, amely az energiaáramot szabályozza, állandóan a valós és a kívánt érték közötti különbséggel arányosan változik, proporcionális szabályozóról beszélünk. Az ún. proporcionális sávon kívül felvett értékek 100% (túl hideg van a helyiségben) és 0% (túl meleg van a helyiségben) lehetnek. E két extrém érték között egyenletes és lineáris az átmenet. Amennyiben a helyiség hőmérséklete +1 K-nel eltér a kívánt értéktől, a 3. ábrán vázolt proporcionális sávszélesség és helyzet (szimmetrikus a kívánt érték körül) esetén 25%-os kimeneti jel adódik.

A proporcionális sáv szélessége meghatározza, milyen élesen menjen végbe az átmenet. Amennyiben a proporcionális sávot túl keskenyre választjuk, a proporcionális szabályozó hasonlóan rossz viselkedést mutat, mint a kétpont-szabályozó, azaz a szabályozott jellemző értéke ingadozni fog a kívánt érték körül. A proporcionális szabályozó hátránya, hogy a kívánt és a valós érték különbségének minden értékére ugyanazt a szabályozó jelet adja ki. Amennyiben ez túl kevés egy kielégítő fűtéshez, vagy éppen túl nagyra választottuk, a helyiség hőmérséklete ismét ingadozni fog. Egy állandó szabályozási eltérés megmarad.

Proporcionális-integráló (PI) szabályozó

A PI szabályozó kiegyenlíti a P szabályozó maradó szabályozási eltérését, úgy, hogy az arányos jelre rátesz egy olyan részt, amely az eltérés időbeli összegzéséből (integrálásából) adódik. Az 5. ábra mutatja, miként közeledik a helyiség hőmérséklete a kívánt értékhez. A nagy tehetetlenséggel rendelkező rendszerek esetében ezt a részt pontosan kell adagolni.

Proporcionális integráló-differenciál (PID) szabályozó

A PID szabályozók a differenciál tagjuk miatt gyorsan reagálnak a szabályozott jellemző gyors változására. Ennek a szabályozótípusnak a kis termikus tárolókapacitású rendszereknél érvényesül az előnye.

A szabályozó jel kétpontkimenetté alakítása PWM (pulzusszélesség-moduláció)

A P, illetve a PI szabályozóknak az energiaáramot folyamatosan változtatniuk kell. Az osztón lévő szelepeket azonban nem tudjuk a motorok segítségével úgy működtetni, hogy az egyes körökön a térfogatáram 0% és 100% között mindig éppen a meghatározott értéket vegye fel. A rendszer tárolóképességét használjuk ki olyan módon, hogy szelepeket periodikusan, meghatározott ideig nyitjuk (pulzálás). Az egyes periódusok alatt a nyitott és a zárt állapot időtartama változó (moduláló). A tároló tömeg csillapító hatása miatt a PWM szabályozással a fűtő-, illetve hűtőteljesítmény egyenletes változása érhető el.

A helyiséghőmérséklet-szabályozás meghatározza a komfortot

A felületfűtési és -hűtési rendszerekkel a nagy aktív felületük miatt kellemes komfort és energiahatékony üzem valósítható meg. A nagy hőtároló tömeg alkalmassá teszi a rövid ideig tartó hőmérsékletingadozások kiigazítására. Mint minden fűtő-hűtő rendszernél, itt is döntő jelentősége van a megfelelően kiválasztott és paraméterezett szabályozásnak, amely a legutolsó tagja az összetevők alkotta láncnak, melyek a rendszer viselkedését és ezzel a felhasználó által érzékelt komfortot meghatározzák. Egy klasszikus elven működő PI vagy PID szabályozó a túl magas előremenő vagy a beszabályozatlanság okozta szabályozási eltérést csak részben képes korrigálni. További javulást automatikusan lefutó és mindig visszatérő optimalizációs folyamatokkal lehet elérni.


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem