Автоматизированная система управления отоплением жилого здания

ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 6
1.1 Классификация котлов и их основные параметры 6
1.2 Котельное оборудование для обогрева жилых помещений 17
1.3 Теория автоматического управления (регулирования) 29
2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ 40
2.1 Разработка структурной схемы 40
2.2 Разработка функциональной схемы системы 42
2.3 Подбор элементной базы 43
2.3 Разработка принципиальной электрической схемы 58
3. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ СИСТЕМЫ 62
3.1 Разработка алгоритма работы системы в виде блок-схемы 62
3.2 Настройка параметров обеспечения 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 71
ПРИЛОЖЕНИЕ А 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 75
ПРИЛОЖЕНИЕ В 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 77

Весь текст будет доступен после покупки

Современные реалии энергетической и экологической политики, а также стремление к повышению энергоэффективности зданий обуславливают необходимость внедрения интеллектуальных систем управления инженерными коммуникациями. Одной из наиболее ресурсоёмких статей расходов в жилищно-коммунальном секторе является отопление. В условиях роста тарифов на энергоносители и ужесточения требований к энергосбережению особенно актуальной становится задача автоматизации процессов теплоснабжения жилых зданий.
Традиционные системы централизованного отопления зачастую не обеспечивают гибкого регулирования температурного режима в зависимости от погодных условий и потребностей жильцов, что приводит к избыточному расходу топлива, перегреву помещений и, как следствие, неоправданным финансовым затратам.
В этой связи разработка и внедрение автоматизированной системы управления отоплением жилого здания, способной адаптироваться к изменяющимся внешним и внутренним условиям, приобретает особую значимость.
Актуальность данной выпускной квалификационной работы обусловлена несколькими факторами. Во-первых, это необходимость снижения энергопотребления и эксплуатационных расходов за счёт перехода от качественно-количественного регулирования к качественному, основанному на принципах погодозависимого управления.
Во-вторых, современные нормативные документы и стандарты в области энергосбережения (такие как СП 60.13330, ГОСТ Р 59779-2021) прямо предписывают использование автоматизированных систем для поддержания заданного микроклимата с минимальным расходом энергоресурсов.
В-третьих, развитие рынка отечественного оборудования для автоматизации (в частности, контроллеров серии КТР-121) позволяет создавать надёжные, безопасные и экономически оправданные решения для автономных котельных, в том числе крышных, которые всё чаще применяются в многоквартирных домах.
Объектом исследования выступает процесс теплоснабжения жилого многоквартирного здания.
Субъектом исследования является автоматизированная система управления отоплением, включающая в себя котельную установку, тепловой пункт, трубопроводную арматуру, датчики, исполнительные механизмы и контроллеры.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка эффективной автоматизированной системы управления отоплением жилого здания, обеспечивающей оптимальный температурный режим, энергоэффективность, безопасность эксплуатации и соответствие современным техническим требованиям.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– Провести анализ предметной области, включая классификацию котельного оборудования, принципы его работы и существующие подходы к автоматизации.
– Разработать структурную и функциональную схемы автоматизированной системы управления отоплением.
– Обоснованно подобрать элементную базу системы (контроллеры, датчики, исполнительные механизмы, насосное оборудование).

Весь текст будет доступен после покупки

1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
1.1 Классификация котлов и их основные параметры
Котлы различают по следующим признакам:
По назначению:
Энергетические – вырабатывающие пар для паровых турбин; их отличает высокая производительность, повышенные параметры пара.
Промышленные – вырабатывающие пар как для паровых турбин, так и для технологических нужд предприятия.
Отопительные – производящие пар для отопления промышленных,жилых и общественных зданий. К ним относятся и водогрейные котлы. Водогрейный котел – устройство, предназначенное для получения горячей воды с давлением выше атмосферного.
Котлы-утилизаторы - предназначены для получения пара или горячей воды за счет использования тепла вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) при переработке отходов химических производств, бытового мусора и т.д.
Энерготехнологические – предназначены для получения пара за счет ВЭР и являющиеся неотъемлемой частью технологического процесса (например, содорегенерационные агрегаты).
По конструкции топочного устройства (рисунок 1):
Различают топки слоевые – для сжигания кускового топлива и камерные – для сжигания газового и жидкого топлива, а также твердого топлива в пылевидном (или мелкодробленом) состоянии.
Слоевые топки подразделяются на топки с плотным и кипящим слоем, а камерные – на факельные прямоточные и циклонные (вихревые).
Камерные топки для пылевидного топлива подразделяют на топки с твердым и жидким шлакоудалением. Кроме того, по конструкции они могут быть однокамерными и многокамерными, а по аэродинамическому режиму – под разрежением и под наддувом.
В основном используется схема под разряжением, когда в газоходах котла дымососом создается давление меньше атмосферного, то есть разряжение. Но в некоторых случаях при сжигании газа и мазута или твердого топлива с жидким шлакоудалением может использоваться схема под наддувом.

Рисунок 1 – Общая классификация топочных устройств
Схема котла под наддувом. В этих котлах высоконапорная дутьевая установка обеспечивает избыточное давление в топочной камере 4 – 5 кПа, которое позволяет преодолеть аэродинамическое сопротивление газового тракта (рис. 8). Поэтому в этой схеме отсутствует дымосос. Газоплотность газового тракта обеспечивается установкой мембранных экранов в топочной камере и на стенах газоходов котла.
Достоинства данной схемы:
– сравнительно низкие капитальные затраты на обмуровку;
– более низкий по сравнению с котлом, работающим под разряжением, расход электроэнергии на собственные нужды;
– более высокий КПД за счет снижения потерь с уходящими газами из-за отсутствия присосов воздуха в газовый тракт котла.
Недостаток – сложность конструкции и технологии изготовления мембранных поверхностей нагрева.
По виду теплоносителя, генерируемого котлом: паровые и водогрейные.
По перемещению газов и воды (пара):
– газотрубные (жаротрубные и с дымогарными трубами); - водотрубные; - комбинированные.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ 2.701-2023 Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. – Введ. 2024-07-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 12 с.
2. ГОСТ 2.702-2023 Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем. – Введ. 2024-07-01. – М.: Стандартинформ, 2023. – 28 с.
3. ГОСТ 21.408-2013 Система проектной документации для строительства. Обозначения условные приборов и средств автоматизации. – Актуальная редакция. – М.: Стандартинформ, 2023. – 36 с.
4. ГОСТ Р 59779-2021 Средства автоматизации технологических процессов. Общие технические требования. – М.: Стандартинформ, 2021. – 24 с.
5. ГОСТ IEC 60947-5-1-2021 Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 5-1. Устройства цепей управления и коммутационные элементы. Электромеханические устройства цепей управления. – М.: Стандартинформ, 2021. – 84 с.
6. Автоматические выключатели серии ВА47-29 // ООО «ИЭК» [официальный сайт]. – URL: https://iek.ru/catalog/avtomaticheskie-vyklyuchateli/avtomaticheskie-vyklyuchateli-serii-va47-29/ (дата обращения: 05.02.2026).
7. Датчик давления HK3022 // ООО «Тепло-АС» [официальный сайт]. – URL: https://teplo-as.ru/catalog/upravlenie-otopleniem/datchiki/datchik-davleniya-hk3022/ (дата обращения: 05.02.2026).
8. Датчики температуры ТС125/ТСП-Н // ООО «Виктория-Климат» [официальный сайт]. – URL: https://v-klapan.by/catalog/avtomatika/datchiki/ts125-tsp-n/ (дата обращения: 05.02.2026).
9. Подбор циркуляционного насоса для систем отопления // Теплоград [официальный сайт]. – URL: https://www.teplograd.ru/articles/kak-podobrat-cirkulyacionnyy-nasos/ (дата обращения: 05.02.2026).
10. Расчёт радиаторов отопления // Теплодом [официальный сайт]. – URL: https://spbteplodom.com/novosti/kak-rasschitat-radiatory-otopleniya/ (дата обращения: 05.02.2026).
11. Котельное оборудование: виды, выбор, монтаж // ООО «Екатерм» [официальный сайт]. – URL: https://ekaterm.ru/articles/boilers/ (дата обращения: 05.02.2026).

Весь текст будет доступен после покупки