Модуль E-154 в мониторинге тепловой насосной установки для отопления сельского дома

Внедрение: 2020 г.

Повышение эффективности тепловых насосных систем, используемых в основном для теплоснабжения зданий, является важной темой. Это особенно актуально для систем, построенных по нестандартным схемам и использующих низкопотенциальное тепло из различных источников, которые редко используются для этих целей. Экспериментальная система отопления спроектирована и построена в Московской области [1]. Она предназначена для отопления загородного дома. Водоток, являющийся источником низкопотенциального тепла, течет в 40 м от отапливаемого дома. Схема территории с расположенным на ней отапливаемым домом, водотоком с установленным на нем теплообменником, сфотографирована с помощью квадрокоптера и представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Вид с воздуха отапливаемого дома и водотока с теплообменником с квадрокоптера.

Для отвода тепла из водотока используется специально разработанный погружной плавучий водно-рассольный теплообменник, конструкция которого рассматривается в статье. Система мониторинга построена на базе модуля АЦП E‑154. Авторы отмечают, что несмотря на невысокую стоимость (ниже, чем почти все промышленные модули аналогового ввода), он имеет достаточное 12‑битное разрешение (4096 уровней квантования), максимальную частоту преобразования 120 кГц, точность 0,1 % в диапазоне 5 В. Это полнофункциональный лабораторный измерительный прибор, в отличие, например, от плат Arduino, которые способны выполнять роль АЦП. Однако из-за нестандартности задачи она выполняется по разработанной авторами оригинальной схеме и включает специальный алгоритм обработки данных с использованием написанного для этого плагина для ПК.

На рисунке 2 дана принципиальная схема теплового насоса и системы мониторинга с расположением датчиков.

Рисунок 2. Принципиальная схема установки теплового насоса с системой мониторинга.

Окна плагина в процессе мониторинга параметров работы теплового насоса в двух формах (в режиме отображения графиков температуры и в режиме отображения таблицы зарегистрированных установившихся режимов работы) показаны на рисунках 3 и 4. Окна в реальном времени отображают все измеренные и рассчитанные параметры.
 

Рисунок 3. Окно плагина в режиме отображения графиков температуры и числовых значений всех параметров.

Рисунок 4. Окно плагина в режиме отображения числовых значений параметров и таблица зарегистрированных установившихся режимов работы.

Авторами разработана система мониторинга тепловой насосной установки для отопления сельского дома низкопотенциальным теплом поверхностного водотока. Для разработки системы мониторинга был использован ряд новых или редко используемых решений, описанных в статье [1].

Система мониторинга использовалась для оценки работы теплоснабжения дома, расположенного в Московской области. Небольшой канал, протекающий в непосредственной близости от дома, использовался в качестве источника низкопотенциального тепла в установке. Использование системы мониторинга позволяет собирать, в частности, экспериментальные данные для оценки эффективности теплообменника.

Источник:

Kharchenko, Valeriy & Sychov, & Deangelis, Pasquale & Fiore,. (2020). Monitoring System of A Heat Pump Installation for Heating A Rural House Using Low-grade Heat from a Surface Watercourse. Journal of Sensor and Actuator Networks. 9. 11. 10.3390/jsan9010011.

Разработчик: В. Харченко, А. Сычев (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, г. Москва), П.Л. Де Анжелис, У. Фиоре (университет Партенопа, г. Неаполь, Италия)