Способ отопления помещений и система для его осуществления

СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Пузанов Александр Петрович(72) Автор Пузанов Александр Петрович(73) Патентообладатель Пузанов Александр Петрович(57) 1. Способ отопления помещений, включающий нагрев носителей тепла электрическими нагревателями, выполненными с возможностью включения и выключения в течение последовательных и чередующихся периодов нагрева и охлаждения устройством управления нагревом, отличающийся тем, что носители тепла выполняют в виде бетонных или железобетонных внутриквартирных стен-перегородок, при этом нагреватели выполняют вмонтированными в внутриквартирную железобетонную или бетонную стену-перегородку, теплоизолированную от неотапливаемых стен, пола и потолка, причем нагреватели выполняют рассчитанными на работу в однофазной сети, которые периодически включают для нагрева на повышенное напряжение трехфазной сети на время не болеев моменты, синхронизированные с частотой сети, с последующим отключением их на времяи более для периодического охлаждения нагревателей и аккумулирования тепла стеной, причем время охлаждения выбирают большим времени нагрева в электросеть нагреватели включают устройством управления нагревом автоматически, по группам, без пауз, Фиг. 3 8402 1 2006.08.30 формируя циклы одновременного нагрева всей стены, длительность которых равна суммевсех групп, которые чередуют с циклами охлаждения, причемипрограммируют и формируют временным командоаппаратом независимо от изменений регулируемых температур, обеспечивая при включении сети замедленный разогрев стены автоматически либо на ручном управлении, при этом температуру воздуха в помещении и,по меньшей мере, одного нагревателя регулируют автоматически по релейному закону по сигналам от первого и второго датчика температуры соответственно. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внутриквартирная железобетонная или бетонная стена-перегородка, теплоизолированная от неотапливаемых стен, пола и потолка,выполнена с гнездами для трубчатых нагревателей и соединительных коробок и пазами для укладки соединительных проводов, которые, после вмонтирования нагревателей и проводов, заделывают глиняно-песчаным раствором, гипсом или алебастром, а соединительные коробки закрывают электроизолирующими крышками. 3. Система для осуществления способа отопления помещений, содержащаягрупп(1, 2, 3) электрических нагревателей, первый датчик температуры, устройство управления нагревом, содержащее временной командоаппарат, отличающаяся тем, что электрические нагреватели каждой группы выполнены одинаковой тепловой мощности и соединены по схеме треугольник, система содержит реле тока, второй датчик температуры, а устройство управления нагревом содержит источники постоянного тока, соединенные с командоаппаратом и с трансформатором напряжения, одна из вторичных обмоток которого соединена с входом командоаппарата, переключатель режимов, программатор,электрочасы, вводный электромагнитный пускатель с кнопками пуска и останова, релерегулятор температуры, третье реле времени, четыре симисторных пускателя с цепями управления симисторами и датчиками напряжения с контактными выходами, блок самодиагностики, содержащий первое и второе реле времени, в цепи питания которых включены контактные выходы датчиков напряжения симисторных пускателей, инверторыконъюнкторы и делители напряжения, при этом первый вход временного командоаппарата соединен с сетью через трансформатор напряжения, второй вход соединен через размыкающий контакт реле-регулятора температуры с первым источником постоянного тока,а четыре других входа соединены с переключателем режимов и программатором, управляющие выходы временного командоаппарата соединены с входами управления соответствующих симисторных пускателей, силовые выходы которых соединены с соответствующими группами электрических нагревателей, а силовые входы пускателей соединены с силовыми выходами реле-регулятора температуры, силовые входы которого соединены с силовыми выходами вводного электромагнитного пускателя, в цепь питания которого включены контакты кнопок пуска и останова, причем в их контактную цепь питания включены замыкающий контакт электрочасов, постоянно включенных в сеть 220 В, а также последовательное соединение размыкающих контактов первого и второго реле времени блока самодиагностики, причем цепь питания первого реле времени содержит размыкающие контакты датчиков напряжения симисторных пускателей и реле тока, соединена с выходом командоаппарата и через первый размыкающий контакт реле пауз охлаждения с источником тока, цепь питания второго реле времени содержит замыкающие контакты датчиков напряжения, соединенные через делители напряжения и светодиоды попарно с соответствующими входами инверторов-конъюнкторов, выходы которых через дополнительный инвертор соединены с входом транзисторного ключа, коллекторной нагрузкой которого является второе реле времени, цепь питания третьего дежурного реле времени,замыкающий контакт которого соединен с входом командоаппарата, соединена с сетью через размыкающий блок-контакт вводного электромагнитного пускателя, цепь питания реле-регулятора температуры соединена одним концом катушки с фазой сети параллельно с первичной обмоткой трансформатора напряжения через замыкающий блок-контакт вводного электромагнитного пускателя, а другим концом - с нейтралью, через последовательно соединенные размыкающие контакты второй контакт реле пауз охлаждения и кон 2 8402 1 2006.08.30 такты первого и второго датчиков температуры, установленных соответственно на неотапливаемой стене и на одном из нагревателей первой группы, в разрыв цепи питания которого включена первичная обмотка реле тока. 4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что временной командоаппарат содержит формирователь одиночного импульса, формирователь синхроимпульсов, делители частоты,включающие счетчик и инверторы-конъюнкторы, мультиплексор, счетчик-формирователь импульсов нагрева, счетчик-формирователь пауз охлаждения, реле пауз охлаждения,-триггер, счетчик-формирователь часовых интервалов, счетчик часов, конъюнктор, инверторы-конъюнкторы и инверторы-дизъюнкторы, элементы исключающее ИЛИ и транзисторные ключи, причем формирователь синхроимпульсов, входом соединенный с обмоткой трансформатора напряжения, выходом соединен со счетным входом счетчика делителей частоты, выходами соединенного с входами четырехвходовых инверторовконъюнкторов, выходами соединенных с входами каналов мультиплексора 1-4, 1-4,адресные входы 1 и 2 которого через переключатель режимов соединены с выходами программатора в ручном режиме управления и с выходами счетчика часов в автоматическом режиме, выходмультиплексора соединен с первым входом инвертора-дизъюнктора, второй вход которого соединен с разрешающим входом счетчика-формирователя импульсов нагрева, с единичным выходом -триггера через повторитель и с входом транзисторного ключа, коллекторной нагрузкой которого является реле пауз охлаждения К, контакт К 1 которого включен в цепь питания первого и второго реле времени блока самодиагностики, а контакт 2 включен в цепь питания реле-регулятора температуры,выход инвертора-дизъюнктора соединен со счетным входом счетчика-формирователя импульсов нагрева и через диод - с входом обнуления счетчика делителей частоты и резистором, выходмультиплексора соединен с первым входом инвертора-дизъюнктора,второй вход которого соединен с разрешающим входом счетчика-формирователя пауз охлаждения и с нулевым выходом -триггера через повторитель, а его выход соединен со счетным входом счетчика-формирователя пауз охлаждения и через диод - с входом обнуления счетчика делителей частоты, первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора, встроенного в счетчик-формирователь импульсов нагрева, через повторители соединены с входами транзисторных ключей, имеющих единую эмиттерную нагрузку, шестой выход счетчика-формирователя импульсов нагрева через диод соединен с единичным входом -триггера и резистором, а через диоды - с собственным входом обнуления, с входами обнуления счетчика-формирователя пауз охлаждения и счетчика делителей частоты, девятый выход счетчика-формирователя пауз охлаждения через диод соединен с входом обнуления -триггера, а также с резистором и со счетным входом счетчикаформирователя часовых интервалов, выходы которого соединены с входами инвертораконъюнктора, выходом соединенного через диод с входом обнуления этого счетчика и со счетным входом двухразрядного счетчика часов, выходами соединенного с входами конъюнктора, выходом соединенного с единичным входом счетчика часов через диод, который соединен с выходом третьего реле времени, формирователь одиночного импульса выходом соединен через диоды с входами обнуления всех счетчиков импульсов командоаппарата и с входом обнуления -триггера. 5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что формирователь одиночного импульса содержит три резистора, накопительный конденсатор, элемент исключающее ИЛИ, причем два резистора параллельны, соединены с источником питания, а их вторые концы соединены с отдельными входами элемента исключающее ИЛИ, один из которых соединен с накопительным конденсатором и разрядным резистором. 6. Система по п. 3, отличающаяся тем, что блок самодиагностики содержит цепь,включающую в себя три параллельных цепи из последовательно соединенных размыкающих контактов реле датчиков напряжения симисторных пускателей, соединенную с источником питания и через размыкающий контакт реле тока - с входом первого реле времени, замыкающие контакты реле датчиков напряжения симисторных пускателей, в цепь 3 8402 1 2006.08.30 питания которых включены светодиоды, соединены попарно, причем контакты, расположенные на первом пускателе, соединены с контактами, расположенными на третьем пускателе, а контакты, расположенные на втором пускателе, соединены с контактами, расположенными на четвертом пускателе, при этом нечетные пары соединены с первыми входами трех элементов инверторов-конъюнкторов через делители напряжения, а четные пары - с вторыми входами этих элементов, выходы которых соединены с входами трехвходового инвертора-конъюнктора, выходом соединенного с входом транзисторного ключа, коллекторная нагрузка которого - второе реле времени. 7. Система по п. 3, отличающаяся тем, что симисторный пускатель содержит первый,второй и третий симисторы, первое, второе и третье герконовые реле, замыкающие контакты которых включены в цепи питания управляющих электродов симисторов, соединяющих аноды симисторов с управляющими электродами через гасящие резисторы, а обмотки указанных реле включены последовательно, причем перемычки между обмотками первого и второго, второго и третьего реле соединены с фазосдвигающими конденсаторами, анод каждого симистора соединен с соответствующим силовым входом пускателя, а катод каждого симистора соединен с соответствующим силовым выходом пускателя и через гасящий резистор с первым входом датчика напряжения, содержащего выпрямительный мост и реле, причем вторые входы всех датчиков напряжения соединены с нейтралью, а размыкающие контакты трех датчиков напряжения каждого пускателя параллельны и соединены с двумя контактными выходами пускателя, замыкающие контакты трех датчиков напряжения каждого пускателя через светодиоды соединены с отдельными тремя контактными выходами пускателя. Изобретение относится к области энергосберегающих технологий в технике жизнеобеспечения и может найти применение в качестве альтернативного способа отопления жилых помещений способам отопления горячей водой и другими нагретыми жидкостями. Наибольшее применение данный способ отопления может найти в крупнопанельном домостроении и в дачном строительстве, а также для получения тепла в сушильных камерах конвейерного типа для сушки лакокрасочных покрытий крупногабаритных деталей. Известно, что на электростанциях при регулировании ночных провалов нагрузки турбоагрегаты мощностью 150 и 200 МВт разгружаются до 60 , а мощностью 100 МВт - до 5-10 МВт. Работа турбоагрегатов при таких нагрузках обходится государству дороже, чем при их работе на полную мощность, ибо электростанция, работающая не на полную мощность, имеет более низкий КПД, что требует дополнительных расходов топлива. Поэтому мероприятия по выравниванию графиков электропотребления должны сочетаться с возможностями развития таких потребителей, которые смогут обеспечить выравнивание графиков нагрузки, не противореча социальным и топливно-энергетическим проблемам, а также проблеме охраны окружающей среды. Известно также, что отопление горячей водой еще более усугубляет проблему ночных провалов нагрузки для электростанций. При этом чем больше отпуск теплоты из регулируемых отборов теплоэлектроцентралей, тем меньше их регулировочный диапазон по выработке электроэнергии 1 - (Накопители энергии в электрических системах. - М. Высшая школа, 1989). К недостаткам водяного отопления также следует отнести не только большие потери тепла по пути его транспортирования до потребителя, но и затраты электроэнергии на транспортирование воды. По этим причинам теплоэлектростанции строят вблизи городов или даже в их черте, ухудшая среду обитания людей. Особенно остро проблема отопления стоит в городах, расположенных в районах крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока России, отличающихся холодным климатом и огромными расстояниями. Не менее остро эта проблема стоит и для Белоруссии из-за дефицита собственных энергоресурсов. Наконец, следует иметь в виду,что замерзшая вода в трубах отопления надолго выводит из строя тепловую сеть при авариях в зимнее время. 4 8402 1 2006.08.30 Известна электронагревательная система для потолков и стен помещений, включающая прикрепленные к потолку или стенам последовательно соединенные секции из облицовочных и электронагревательных элементов в виде проволочной спирали, причем каждая секция выполнена в виде двух взаимно скрепленных облицовочных плит с размещенными между ними электронагревательными элементами, при этом плита со стороны помещения выполнена с отверстиями, расположенными посередине между соседними витками спирали электронагревательных элементов 2 - (А.с. СССР 1651043, 09.11.88,МПК 24 13/02). Недостатками известной системы являются сложности в изготовлении и эксплуатации, а также пожароопасность, обусловленная открытостью нагретой спирали,на которую, как на проводник с током, будет активно осаждаться пыль и загораться. По этой же причине нагретая спираль будет всегда являться активным поглотителем кислорода воздуха в отапливаемом помещении. Этот дискомфорт будет устраняться приточной вентиляцией помещения, что сведет на нет действие указанной системы. К тому же система отопления с применением облицовочных плит в качестве аккумуляторов тепла имеет малую аккумулирующую способность из-за малой их массы и отсутствия хорошего теплового контакта плит с нагревателями. Очевидно, эта система для массового применения не пригодна. Ближайшим техническим решением (прототип) является способ подогрева носителя с помощью нескольких различных электрических нагревателей, окруженного тепловой изоляцией, а нагреватели размещают между носителем и тепловой изоляцией, причем носитель имеет, по крайней мере, две различные зоны, каждую из которых нагревают одним или несколькими нагревателями, подогревающими только эту зону, заключающийся в том, что каждый из указанных нагревателей включен и выключен в течение последовательных и чередующихся периодов нагрева и охлаждения, с длительностями, обеспечивающими поддержание температуры всех частей носителя не ниже выбранной минимальной температуры и последовательно рассчитываемыми в последовательные дискретные моменты времени, причем определяют указанные длительности посредством одного микропроцессора независимо для каждой зоны как функциютемпературы окружающего воздуха вблизи носителя на момент расчета и в один из несколько более ранних моментов времени 3 - (Патент России 98118377/09, МПК 7 05 23/19, опубликован 12.10.98). Недостатком прототипа является то, что примененный в нем способ отопления предполагает работу нагревателей на номинальных режимах напряжение сети, температура их нагрева. Время включенного состояния продолжительное, ибо длительности нагрева носителя зависят от температуры окружающего воздуха, а воздух нагревается значительно медленнее, чем носитель, а носитель - медленнее, чем нагреватели. Очевидно, нагреватели при этом способе отопления постоянно перегреваются. К тому же нагреватели включаются в сеть все одновременно, создавая мощную и продолжительную нагрузку на сеть. Изготовление такой системы отличается большой трудоемкостью. Очевидно, для размещения электрооборудования этой системы требуется отдельное помещение, а это делает ее еще и экономически невыгодной. По перечисленным причинам массовое применение данного способа отопления невозможно. Ближайшим техническим решением к системе отопления (прототип) является система для управления электронагревателями, содержащаягрупп (1, 2, 3) электронагревателей сопротивления по три комплекта электронагревателей одинаковой мощности в каждой группе, первыми выводами присоединенных к питающей трехфазной четырехпроводной сети переменного тока через соответствующий трехфазный защитно-коммутационный выключатель, а вторыми выводами соединенных в звезду через трехфазный тиристорный блок управления, управляющий вход которого соединен с выходом соответствующего терморегулятора, а также два командоаппарата, два триггера, блок элементов ИЛИ, регистр сдвига, генератор частотных сигналов, кольцевой счетчик, трансформатор тока, датчик неисправности тиристорного блока управления, датчик контроля напряжения, элементы ИЛИ и И- 4 - (Патент России 1832257, МПК 05 23/19, опубликован 5 8402 1 2006.08.30 11.03.91 г.). Недостатком прототипа является его очевидная сложность, что свидетельствует об его низкой надежности и ограниченной долговечности, а система диагностики излишне усложнена, что также снижает надежность системы. Известно приспособление для электрического нагревания стен, характеризующееся применением заложенных непосредственно в стенку голых металлических проводников,закрепленных цементированием или бетонированием и составляющих нагревающее сопротивление 5 - (Патент России 6978, 1923 г., МПК 24 13/02,24 9/08). Недостатком известного приспособления является то, что такая стена электроопасна для человека, так как бетон гигроскопичен, а потому является токопроводящей средой. Главным же недостатком этого изобретения является то, что бетонную стену нельзя быстро нагревать,ибо, как бы бетонная стена быстро не нагревалась, все равно она будет нагреваться медленнее, чем нагревающий ее проводник с током, а из-за быстрого нагрева нагревателя и медленного нагрева стены она разрушится быстрее, чем нагреется. К тому же не исключена вероятность неравномерного нагрева стены по ее длине, что может также вызвать ее разрушение. В настоящее время в технической литературе широко описаны программные реле времени 6 - (Программно-временные задатчики. - М. Машиностроение, 1984). Это многопрограммные реле времени, контроллеры, временные командоаппараты. В зависимости от решаемых задач они содержат хронометры, счетчики импульсов, наборные поля, запоминающие устройства, микропроцессоры, компараторы. Несмотря на такое многообразие описанных приборов, невозможно на рынке подобрать такой из них, который бы полностью удовлетворял выполнению конкретной задачи. Их применение всегда сопряжено с дополнениями и переделками. Тем более что в настоящее время выбор таких приборов на рынке весьма ограничен из-за отсутствия широкого спроса на такие приборы в промышленности. Задачей изобретения является обеспечение неразрушающего разогрева железобетонных радиаторов тепла, снижение затрат на отопление, а также повышение долговечности электрических систем отопления. Задача решается за счет того, что в предложенном способе носители тепла выполняют в виде бетонных или железобетонных внутриквартирных стен-перегородок, при этом нагреватели выполняют вмонтированными во внутриквартирную бетонную или железобетонную стену-перегородку, теплоизолированную от неотапливаемых стен, пола и потолка,причем нагреватели выполняют рассчитанными на работу в однофазной сети, которые периодически включают для нагрева на повышенное напряжение трехфазной сети на время не болеев моменты, синхронизированные с частотой сети, с последующим отключением их на времяи более для периодического охлаждения нагревателей и аккумулирования тепла стеной, причем время охлаждения выбирают большим времени нагрева в электросеть нагреватели включают устройством управления автоматически по группам,без пауз, формируя циклы одновременного нагрева всей стены, длительность которых равна суммевсех групп, которые чередуют с циклами охлаждения, причемипрограммируют и формируют временным командоаппаратом независимо от изменений регулируемых температур, обеспечивая при включении сети замедленный разогрев стены автоматически либо на ручном управлении, при этом температуру воздуха в помещении и, по меньшей мере, одного нагревателя регулируют автоматически по релейному закону по сигналам от первого и второго датчиков температуры соответственно. Предлагаемый способ нагрева железобетонной стены обеспечивает равномерный нагрев всего объема стены и минимальный перепад температур между железобетонной стеной и замурованными в нее нагревателями. Это достигается поочередным включением групп нагревателей в сеть и периодическим чередованием коротких циклов нагрева с более продолжительными циклами охлаждения, что позволяет замедлить процесс разогрева нагревателей, способствует качественному накоплению теплоты стеной, т.е. без ее разру 6 8402 1 2006.08.30 шения. Питанием нагревателей повышенным напряжением и увеличением их количества(в оперативном порядке количество нагревателей не изменяется) ускоряют процесс нагрева стены и помещения. Таким образом, решается проблема быстрого разогрева железобетонной стены без ее разрушения, без решения которой вообще немыслимо электроотопление в больших масштабах. Металлическая сетка, применяемая в стене в качестве арматуры, предназначается не только для упрочнения стены, но и для экранирования магнитного поля рассеяния от переменного тока, питающего нагреватели. Для осуществления способа отопления применяют двухпозиционное регулирование температуры. При этом в качестве датчиков и задатчиков температуры используют термоконтактные датчики, что упрощает систему и повышает ее надежность. Их контакты включают в цепь питания реле-регулятора температуры, включающее или отключающее сетевое питание нагревателей. При этом в способе используют такую широтно-импульсную модуляцию сетевого питания, при которой длительности циклов нагрева и охлаждения не зависят от изменения температуры нагреваемых объектов, а программируют постоянными, с целью избежания возможного превышения заданного программой. Это позволяет значительно упростить схему устройства управления. Поскольку длительностиине зависят от регулируемой температуры, то регулирование температуры в помещении и нагревателей происходит за счет изменений длительностей периодов естественного охлаждения нагревателей и помещений после достижения ими установленных температур, которые зависят от температуры наружного воздуха и от утечек тепла из помещения в результате жизнедеятельности человека. Длительность импульса разогрева нагревателей группывыбирают такой величины, чтобы они, в условиях хорошего теплоотвода, не успевали разогреться до критической температуры, при которой они могут выйти из строя из-за питания повышенным напряжением, которое необходимо для увеличения мощности коротких импульсов нагрева. Способы разогрева, использующие пропорциональный закон регулирования температуры, предусматривающие длительный форсированный разогрев, здесь не пригодны, т.к. предусматривают длительный разогрев в номинальном для нагревателей режиме. Это приведет к разрушению железобетонной стены, а срок службы нагревателей сократится до установленного заводом-изготовителем срока. Благодаря предлагаемому способу отопления становится возможным осуществление замедленного автоматического разогрева стены повышенным напряжением, суть которого в следующем. После каждого включения сетевого питания кнопкой Пуск устройством управления системы ежечасно в течение первых трех часов работы системы автоматически изменяются длительности импульсов нагреваи пауз охлаждения, причем от самых коротких до самых длинныхи от самых длинных до самых коротких, т.е., например, в течение первого часа работы системы будут формироваться самые короткиеи самые длинные. Вручную с помощью программатора можно выбрать ту или иную комбинацию из имеющихсяии при необходимости отыскать неисправность в системе, что обеспечивается переключателем режимов и программатором. Кроме того, в режиме Ручной с помощью программатора можно на длительное время выбрать одну из четырех программ работы системы от самой, относительно, холодной до самой, относительно, горячей. В прототипе для регулирования температуры носителя используется широтно-импульсная модуляция сетевого питания в виде длительных периодов нагрева и охлаждения в зависимости от температуры воздуха в помещении, при этом нагреватели включаются на напряжение, номинальное для нагревателей. Благодаря этому длительности периодов нагрева могут изменяться автоматически от 5 до 15 минут и более во время разогрева носителя. Преимущество предлагаемого способа регулирования температуры по сравнению с прототипом состоит, во-первых, в том, что нагреватели в прототипе разогреваются до номинальной температуры 600-700 градусов по Цельсию, а в предлагаемом способе до 100120 градусов, во-вторых, суммарная мощность всех нагревателей в прототипе ограничива 7 8402 1 2006.08.30 ется вероятностью перегрузки сети, если в каждой квартире установить такую нагревательную систему, а также из-за возможности перерегулирования, в то время как в предлагаемом способе можно вмонтировать в стену неограниченное по мощности количество групп нагревателей, что позволит уменьшитьи увеличить, сокращая при этом мощность и время потребления. Количество потребляемой энергии в единицу времени от этого не изменится, хотя суммарная мощность потребления энергии увеличится. Сеть же от этого не будет перегружена, т.к. группы нагревателей включаются в сеть поочередно по одной. По этой же причине предлагаемый способ позволяет использовать симисторы средней мощности, рассчитанные на ток нагрузки до 10 ампер, а также экономить на количестве металла проводов для применения способа возможно использование обычной осветительной электросети. К преимуществам предлагаемого способа следует отнести и тот факт, что пропадание одной из фаз сетевого питания или выход из строя одного из нагревателей в группе не повлечет за собой непоправимых последствий для других нагревателей, т.е. система отопления может работать в аварийном режиме и на двух фазах в разумных пределах времени, давая незначительный кратковременный перекос напряжений на остальных фазах, что возможно только при таком способе отопления. Кроме того,предлагаемый способ может быть использован вместо прототипа, а прототип не может быть использован для нагрева железобетонной стены. Задача решается за счет того, что в предложенном способе железобетонная или бетонная внутриквартирная стена-перегородка, теплоизолированная от неотапливаемых стен,пола и потолка, выполнена с гнездами для трубчатых нагревателей, соединительными коробками и пазами для укладки соединительных проводов, которые, после вмонтирования нагревателей и проводов, заделывают глиняно-песчаным раствором, гипсом или алебастром, а соединительные коробки закрывают электроизолирующими крышками. Железобетонная отапливающая стена по сравнению с другими радиаторами тепла чугунные радиаторы батарейного типа или другие радиаторы для водяного, масляного и других жидких носителей тепла, обладает рядом значительных преимуществ. Во-первых,это внутриквартирная перегородка, приобретшая новое качество радиатор тепла вовторых, теплоемкость стены, благодаря ее большой монолитной массе, многократно превосходит теплоемкость чугунных радиаторов вместе с носителями тепла в-третьих, отсутствуют какие-либо течи и испарения в четвертых, не обедняется кислородом воздух помещения в-пятых, исключено разрушение стены в результате неравномерного нагрева или охлаждения при минусовой температуре в помещении в-шестых, предлагаемая стена более экономична для отопления и изготовления. Для осуществления предложенного способа предлагается система, в которой электрические нагреватели каждой группы выполнены одинаковой тепловой мощности и соединены по схеме треугольник, система содержит реле тока, первый и второй датчики температуры, устройство управления нагревом, содержащее источники постоянного тока,соединенные с командоаппаратом и трансформатором напряжения, одна из вторичных обмоток которого соединена с входами командоаппарата, переключатель режимов, программатор, электрочасы, вводный электромагнитный пускатель с кнопками пуска и останова, реле-регулятор температуры, третье реле времени, четыре симисторных пускателя с цепями управления симисторами и датчиками напряжения с контактными выходами, блок самодиагностики, содержащий первое и второе реле времени, в цепь питания которых включены контактные выходы датчиков напряжения симисторных пускателей, схему сравнения, содержащую инверторы-конъюнкторы, делители напряжения и транзисторный ключ, при этом первый и второй входы командоаппарата соединены с сетью через трансформатор напряжения, а четыре других входа соединены с переключателем режимов и программатором, управляющие выходы временного командоаппарата соединены с входами управления соответствующих симисторных пускателей, силовые выходы которых соединены с соответствующими группами электрических нагревателей, а силовые входы пускателей соединены с силовыми выходами реле-регулятора температуры, силовые вхо 8 8402 1 2006.08.30 ды которого соединены с силовыми выходами вводного электромагнитного пускателя, в цепь питания которого включены контакты кнопок пуска и останова, причем в их контактную цепь включены замыкающий контакт электрочасов, постоянно включенных в сеть 220 В, а также последовательное соединение размыкающих контактов первого и второго реле времени блока самодиагностики, причем цепь питания первого реле времени содержит размыкающие контакты датчиков напряжения симисторных пускателей и реле тока, которая соединена с выходом командоаппарата и через первый размыкающий контакт реле пауз охлаждения - с источником тока, цепь питания второго реле времени содержит замыкающие контакты датчиков напряжения,соединенные через светодиоды и делители напряжения попарно с соответствующими входами инверторов-конъюнкторов схемы сравнения, выходы которых через дополнительный инвертор соединены с входом транзисторного ключа, коллекторной нагрузкой которого является второе реле времени,цепь питания третьего дежурного реле времени соединена с сетью через размыкающий блок-контакт вводного электромагнитного пускателя, замыкающий контакт которого соединен параллельно кнопке Пуск, цепь питания реле-регулятора температуры соединена одним концом катушки с фазой сети параллельно с первичной обмоткой трансформатора напряжения источников постоянного тока через замыкающий блок-контакт вводного пускателя, а другим концом - с нейтралью, через последовательно соединенные размыкающие контакты второй контакт реле пауз охлаждения и контакты первого и второго датчиков температуры, установленных соответственно на неотапливаемой стене, на одном из нагревателей первой группы, в разрыв цепи питания которого включена первичная обмотка реле тока. Вдали от обогревающей стены, на неотапливающей стене, на не освещенном солнцем месте, устанавливают первый датчик температуры, с помощью которого задают и регулируют температуру воздуха в помещении максимально до к 25 градусов по Цельсию. При достижении установленной температуры к питание нагревателей отключается, а стена начинает медленно охлаждаться, обогревая помещение. На одном из нагревателей первой группы нагревателей устанавливают второй датчик температуры. Этот датчик закрепляется на нагревателе путем болтового крепления его на стальном кольце, надетом на нагреватель еще до заделки гнезда гипсом. Второй датчик призван предохранять все нагреватели от перегрева. С помощью этого датчика задается и регулируется предельная температура нагрева нагревателя н 100-120 градусов по Цельсию, при достижении которой питание всех нагревателей отключается. Температура остальных нагревателей не будет превышать эту величину, пока симисторы исправны, исправность которых контролируют с помощью датчиков напряжения блока самодиагностики и реле тока, включенного в цепь питания этого нагревателя. В качестве этого датчика и задатчика удобно использовать такой датчик, как термореле от бытового утюга. Было экспериментально установлено, что температура нагревателя 120 градусов достигается в течение двух и более часов с начала работы системы. В дальнейшем это время незначительно сокращается. Этот факт свидетельствует о том, что электрические трубчатые нагреватели при таком способе отопления работают с большим недокалом спирали, и дает все основания надеяться на продолжительный срок их службы, измеряемый десятками лет. Электрочасы используют для того, чтобы исключать пики максимумов нагрузки на энергосеть, вызываемых одновременным включением таких систем. Это возможно сделать путем разнесения во времени моментов их включения ежедневно в первый час начала отопления и для использования ночного времени для отопления, т.к. аккумулирующей способности стены вполне достаточно, чтобы поддерживать необходимую температуру помещения на заданном уровне в течение 10-12 часов. Часы не влияют на работу системы при отключениях нагревателей датчиками температуры и во время действия пауз охлаждения. В работе системы возможны незапланированные перерывы в работе, вызванные длительным или кратковременным отключением сетевого питания на подстанции или сбоем в самой системе. Если отключение системы произошло в результате сбоя, то третье 9 8402 1 2006.08.30 дежурное реле времени при наличии сетевого питания через каждые 1-2 минуты производит повторяющийся автоматический запуск системы, заменяя кнопку Пуск. В этом случае система переходит на аварийный режим работы, который заключается в том, что блок самодиагностики выключает неисправную систему, а дежурное реле времени ее включает. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока не будет застопорена кнопка Стоп и не произведен ремонт. В качестве кнопки Стоп используют кнопочный выключатель поворотный с фиксацией выключенного положения. Аварийный режим безопасен для системы, но не безопасен для помещения, т.к. оно не нагревается. Если отключение системы произошло в результате отключения сетевого питания, то при его появлении дежурное реле времени снова включит систему. Задача решается за счет того, что временной командоаппарат содержит формирователь одиночного импульса, формирователь синхроимпульсов, делители частоты, включающие счетчик импульсов и инверторы-конъюнкторы, мультиплексор, счетчик-формирователь импульсов нагрева, счетчик-формирователь пауз охлаждения, реле пауз охлаждения, -триггер, счетчик-формирователь часовых интервалов, счетчик часов, конъюнктор,инверторы-конъюнкторы, инверторы-дизъюнкторы, элементы, исключающие ИЛИ, и транзисторные ключи, причем формирователь синхроимпульсов двумя входами соединен с одной из вторичных обмоток трансформатора напряжения источников питания постоянным током, а выходом - со счетным входом счетчика делителей частоты, выходами соединенного с входами инверторов-конъюнкторов, выходами соединенных с входами каналов мультиплексора 1-Х 4, 1-4, адресные входы А 1 и А 2 которого через переключатель режимов соединены с выходами счетчика часов в автоматическом режиме и с выходами программатора в ручном режиме управления, выходмультиплексора соединен с первым входом первого инвертора-дизъюнктора, второй вход которого соединен с разрешающим входом счетчика-формирователя импульсов нагрева, с единичным выходом-триггера через инвертор, с входом транзисторного ключа, коллекторной нагрузкой которого является реле пауз охлаждения К, контакт К 1 которого включен в цепь питания первого и второго реле времени блока самодиагностики, а контакт К 2 включен в цепь питания реле-регулятора температуры, выход первого инвертора-дизъюнктора соединен со счетным входом счетчика-формирователя импульсов нагрева и через диод - с входом обнуления счетчика делителей частоты и резистором, выходмультиплексора соединен с первым входом второго инвертора-дизъюнктора, второй вход которого соединен с разрешающим входом счетчика-формирователя пауз охлаждения и с нулевым выходом -триггера через инвертор, а его выход соединен со счетным входом счетчика-формирователя пауз охлаждения и через диод - с входом обнуления счетчика делителей частоты первый, второй, третий и четвертый выходы дешифратора, встроенного в счетчик-формирователь импульсов нагрева, через повторители соединены с входами транзисторных ключей, имеющих единую эмиттерную нагрузку шестой выход счетчика-формирователя импульсов нагрева через диод соединен с единичным входом -триггера и резистором, а через диоды - с собственным входом обнуления, с входами обнуления счетчика-формирователя пауз охлаждения и счетчика делителей частоты девятый выход счетчика-формирователя пауз охлаждения через диод соединен с входом обнуления -триггера, а также с резистором и со счетным входом счетчика-формирователя часовых интервалов, выходы которого соединены с входами инвертора-конъюнктора, выходом соединенного через диод с входом обнуления этого счетчика и со счетным входом двухразрядного счетчика часов,выходами соединенного с входами конъюнктора, выходом соединенного через диод с единичным входом этого счетчика формирователь одиночного импульса выходом соединен через диоды с входами обнуления всех счетчиков импульсов командоаппарата и с входом обнуления -триггера. Для надежного запирания невключенных транзисторных ключей эмиттеры всех транзисторов соединены и включены на единую эмиттерную нагрузку, что дает возможность избежать одновременного включения нескольких ключей. Этот же резистор позволяет 10 8402 1 2006.08.30 увеличить входное сопротивление транзисторных ключей, что благоприятно сказывается на их работе со слаботочными выходами микросхем. Предлагаемый командоаппарат представляет собой микропрограммное реле времени хронометражного типа, неавтономное, т.е. воспроизводящее интервалы времени заданной длительности и получающее информацию о шкале времени извне 6. Это - четырехканальное реле времени, работающее по одной жесткой циклической программе, пригодное,очевидно, только для осуществления алгоритма предлагаемого способа отопления замедленный разогрев железобетонной стены с последовательным формированием для этого импульсов нагрева и пауз охлаждения изменяемой длительности в первые три часа работы после включения и неизменяемой длительности в последующее время нагрева. Временной командоаппарат является ключевым элементом данной системы отопления. От надежности его работы будет зависеть надежность всей системы. Если трубчатые нагреватели, работающие на номинальном напряжении, могут гарантированно проработать год или полтора года, то в предлагаемом способе отопления они смогут проработать 50 и 100 лет, но никто не даст гарантии в том, что временной командоаппарат проработает без сбоев хотя бы 5 лет. Даже если вместо него будет использован микропроцессор японского производства, как наиболее надежный. Предлагаемый командоаппарат для надежности построен на интегральных микросхемах КМДП, которые отличаются малыми токами потребления, высокой помехоустойчивостью и неприхотливостью к источнику питания. Все микросхемы и другие элементы схемы командоаппарата размещают на одной плате с разъемом, не требующей охлаждения и регулировок. Схема командоаппарата ввиду простоты может быть оформлена в одну большую интегральную микросхему. Задача решается также за счет того, что в предложенном способе формирователь одиночного импульса содержит три резистора, накопительный конденсатор, элемент, исключающий ИЛИ, причем два резистора соединены параллельно в одной точке, которая соединена с источником питания, а их вторые концы соединены с отдельными входами элемента, исключающего ИЛИ, один из которых соединен с накопительным конденсатором и разрядным резистором. Формирователь одиночного импульса предназначен для формирования одиночного короткого импульса в момент включения сетевого питания для первоначального обнуления всех счетчиков импульсов и -триггера командоаппарата. Задача решается также за счет того, что в предложенном способе блок самодиагностики содержит цепь, включающую в себя три параллельных цепи из последовательно соединенных размыкающих контактов реле датчиков напряжения симисторных пускателей, соединенную с источником питания и через размыкающий контакт реле тока - с входом первого реле времени замыкающие контакты реле датчиков напряжения симисторных пускателей, в цепь которых включены светодиоды, соединены попарно, причем контакты,расположенные на первом пускателе, соединены с контактами, расположенными на третьем пускателе, контакты, расположенные на втором пускателе, соединены с контактами,расположенными на четвертом пускателе, при этом нечетные пары соединены с первыми входами трех инверторов-конъюнкторов схемы контроля через делители напряжения, а четные пары - со вторыми входами этих элементов также через делители напряжения, выходы которых соединены с входами трехвходового инвертора-конъюнктора, выходом соединенного с входом транзисторного ключа той же схемы контроля, коллекторной нагрузкой которого является второе реле времени. Задача решается также за счет того, что симисторный пускатель содержит первый,второй и третий симисторы, первое, второе, третье герконовые реле, замыкающие контакты которых включены в цепи питания управляющих электродов симисторов, соединяющих аноды симисторов с управляющими электродами через гасящие резисторы, а катушки указанных реле включены последовательно, причем перемычки между катушками первого и второго, второго и третьего герконовых реле соединены с фазосдвигающими конденсаторами, анод каждого симистора соединен с соответствующим силовым входом 11 8402 1 2006.08.30 пускателя, а катод каждого симистора соединен с соответствующим силовым выходом пускателя и через гасящий резистор с первым входом каждого из трех датчиков напряжения, содержащих выпрямительные мосты и реле, причем вторые входы всех датчиков напряжения соединены с нейтралью, а размыкающие контакты трех датчиков напряжения каждого пускателя запараллелены и соединены с двумя контактными выходами пускателя, замыкающие контакты трех датчиков напряжения каждого пускателя через светодиоды соединены с отдельными тремя контактными выходами пускателя. Для синхронизации моментов включения симисторов с моментами перехода синусоиды через ноль используют формирование интерваловинепосредственно в моменты перехода синусоиды через ноль. Для этой цели используют всего один формирователь синхроимпульсов, связанный с одной из фаз сети. Необходимый сдвиг моментов включения симисторов на остальных фазах обеспечивают емкостной задержкой включения герконовых реле симисторных пускателей, производящих коммутацию входных цепей симисторов. Перечень фигур 1 - отапливающая стена, 2 - разрез отапливающей стены по линии А-А, 3 - блок-схема системы отопления, 4 - временной командоаппарат, 5 - формирователь одиночного импульса, 6 - блок самодиагностики, 7 - симисторный пускатель. На фиг. 1 представлена обогревающая стена 60 со стороны монтажа групп нагревателей 16 и 17. Монтаж групп 18 и 19 на фиг. 1 не показан. Вместо них показаны лишь электроизолирующие крышки 64 соединительных коробок 63, соединенных между собой по вертикали гнездами для нагревателей 65 и пазами для соединительных проводов 62, а также для выводов фазных проводов 61, пронумерованных в соответствии с принадлежностью к симисторным пускателям. Нагреватели, помещенные в гнезда 65, соединены перемычками, которые показаны пунктирными линиями и размещены в пазах 62, а фазные провода А 1, В 1, С 1-А 4, В 4, С 4, предназначенные для соединения вершин треугольников с силовыми выходами симисторных пускателей, показаны сплошными линиями. Паз 61 предназначен для прокладки фазных проводов, идущих с выходов симисторных пускателей, которые соединяются с выводами А 1, В 1, С 1-А 4, В 4, С 4 в соединительных коробках 63 либо закрепляются непосредственно на нагревателях. Пазы 61 и 62 в реальности значительно уже, чем ширина гнезд 65. На один из нагревателей группы 16 насаживается металлическое кольцо 68 для болтового крепления на нем второго датчика температуры 15,который на фиг. 1 не показан. В разрыв цепи питания этого же нагревателя включают первичную обмотку трансформатора реле тока 21. Пазы для прокладки сигнальных проводов от датчика 15, а также реле тока 21 на фиг. 1 не показаны. Стену армируют сеткой из стальных прутков 67, показанной на фиг. 2, разрез по А-А, пунктирной линией, которая перед заливкой формы бетонным раствором закрепляется на теплоизолирующей раме 59. По окончании электромонтажа, который производится на просохшей отливке, пазы 61, 62 и гнезда 65 заполняются раствором гипса 66, после просушки которого коробки 63 закрывают крышками 64, а стена готова к установке на место по плану. На фиг. 3 представлена блок-схема системы отопления. Система содержит источники постоянного тока 1 и 2, соединенные с командоаппаратом 6 и трансформатором 3, одна из вторичных обмоток которого соединена с входами 1 и 2 командоаппарата, который входами 3, 4, 5, 6 соединен с переключателем режимов 4 и программатором 5. Входы управления пускателей 10, 11, 12, 13 соединены с выходами 8, 9, 10, 11 транзисторных ключей 40, 41, 42, 43 командоаппарата 6. Запараллеленные размыкающие контактные выходы датчиков напряжения пускателей 10, 11, 12, 13 и размыкающий контакт реле тока 21 соединены последовательно и включены в цепь питания реле времени 22, соединенную с выходом 12 командоаппарата 6. Замыкающие контактные выходы пускателей 10, 11, 12,13 соединены попарно с входами схемы контроля 24 блока самодиагностики, выходом соединенной с входом реле времени 23. Размыкающие контакты реле пауз охлаждения К 2 через выходы 13, 14 командоаппарата 6 включены в цепь питания реле-регулятора температуры 9 последовательно с последовательно соединенными размыкающими контактами 12 8402 1 2006.08.30 датчиков температуры 15, 20, причем контакты датчика 20 соединены с нейтралью сети. Цепь питания реле-регулятора температуры первым концом соединена параллельно с первичной обмоткой трансформатора 3 и через замыкающий блок-контакт вводного пускателя 8 - с фазой сети. При этом второй конец обмотки трансформатора 3 соединен с нейтралью через размыкающие контакты датчика температуры 20. Трехфазные силовые входы симисторных пускателей 10, 11, 12, 13 присоединены параллельно к трехфазным выходам реле-регулятора температуры 9. Их силовые выходы соединены с соответствующими группами нагревателей 16, 17, 18, 19. В разрыв цепи питания одного из нагревателей первой группы 16 включена первичная обмотка трансформатора реле тока 21. На этом же нагревателе закрепляют датчик температуры 15. Силовые входы реле-регулятора температуры соединены с выходами вводного электромагнитного пускателя 8, в цепь питания которого параллельно замыкающим контактам кнопки Пуск включен замыкающий контакт электрочасов 7. В цепь питания этого пускателя включено последовательное соединение размыкающих контактов первого и второго реле времени 22 и 23 блока самодиагностики. Цепь питания дежурного реле времени 14 соединена с фазой сети через размыкающий блок-контакт вводного пускателя 8 через собственный размыкающий контакт первой группы контактов, а замыкающий контакт этой группы контактов включен параллельно кнопке Пуск. На фиг. 4 представлена функциональная схема временного командоаппарата 6, который содержит формирователь синхроимпульсов 47, входами 1 и 2 соединенный с одной из вторичных обмоток трансформатора 3, а выходом - со счетным входом счетчика делителей частоты 26, выходами соединенного с входами четырехвходовых инверторовконъюнкторов 27, 28, 29, 30, 31, образующих совместно со счетчиком 26 делителей частоты, выходами соединенных с входами каналов 1-Х 4 и 1-4 мультиплексора 32, адресные входы А 1 и А 2 которого через переключатель режимов 4 соединены с выходами счетчика часов 46 в автоматическом режиме и с выходами программатора 5 в ручном режиме управления. Выходмультиплексора 32 соединен с первым входом первого инвертора-дизъюнктора 33, второй вход которого соединен с разрешающим входом счетчикаформирователя импульсов нагрева 35, с единичным выходом -триггера 52 через инвертор 50 и с входом транзисторного ключа 48, коллекторной нагрузкой которого является реле пауз охлаждения К. Контакты К 1 этого реле одним концом соединены с источником питания, а другим через выход 12 командоаппарата 6 - с входом цепей питания реле времени 22 и 23, контакты К 2 через выходы 13, 14 командоаппарата 6 включены в цепь питания реле-регулятора температуры 9. Выход инвертора-дизъюнктора 33 соединен со счетным входом счетчика-формирователя импульсов нагрева 35 и через диод 9 - с входом обнуления счетчика 26 делителей частоты и резистором 1. Выходмультиплексора 32 соединен с первым входом второго инвертора-дизъюнктора 34, второй вход которого соединен с разрешающим входом счетчика-формирователя пауз охлаждения 53 и с нулевым выходом -триггера 52 через инвертор 51. Выход инвертора-дизъюнктора 34 соединен со счетным входом счетчика-формирователя пауз охлаждения 53 и через диод 7 - с входом обнуления счетчика 26. Выходы 1, 2, 3, 4 счетчика-формирователя импульсов нагрева 35 соединены с входами повторителей 36, 37, 38, 39, соединенных выходами с входами транзисторных ключей 40, 41, 42, 43, включенных на единую эмиттерную нагрузку 4. Выход 6 счетчика-формирователя импульсов нагрева 35 через диод 11 соединен с единичным входом -триггера 52 и резистором 2, а через диоды 11, 10 - с собственным входом обнуления и входом обнуления счетчика-формирователя пауз охлаждения 53, а через диоды 11, 10, 5 - с входом обнуления счетчика делителей частоты 26. Выход счетчика-формирователя пауз охлаждения 53 через диод 12 соединен с входом обнуления -триггера 52, резистором 3, через диоды 12, 6 - с входами обнуления счетчиков 35 и 53, через диоды 12, 6, 5 - с входом обнуления счетчика делителей частоты 26, а также со счетным входом счетчика-формирователя часовых интервалов 44, выходами соединенного с входами инвертора-конъюнктора 45, выходом соединенного через 13 8402 1 2006.08.30 диод 4 с входом обнуления счетчика 44 и со счетным входом двухразрядного счетчика часов 46, выходами соединенного с входами конъюнктора 49, выходами соединенного через диод 8 с единичным входом счетчика часов 46. Выход формирователя одиночного импульса 25 через диод 1 соединен с входом обнуления счетчика часов 46, через диод 2 - с входом обнуления счетчика 44, через 3 - с нулевым входом -триггера, через 3,6 - с входами обнуления счетчиков 35 и 53, а через 3, 6, 5 - с входом обнуления счетчика 26. На фиг. 4 переключатель режимов 4 находится в положении Автомат. На фиг. 5 представлена электрическая схема формирователя одиночного импульса 25. Формирователь одиночного импульса 25 содержит три резистора, накопительный конденсатор, элемент, исключающий ИЛИ, причем два резистора соединены параллельно в одной точке, которая соединена с источником питания, а их вторые концы соединены с отдельными входами элемента, исключающего ИЛИ, один из которых соединен с накопительным конденсатором и разрядным резистором. На фиг. 6 представлена функциональная схема блока самодиагностики, содержащая три параллельные цепи размыкающих контактов всех датчиков напряжения 62, 63, 64 симисторных пускателей 10, 11, 12, 13, включенных в цепь питания первого реле времени 22 через размыкающий контакт реле тока 21, а также цепи замыкающих контактов этих датчиков. Замыкающие контакты соединены по порядку включения пускателей попарно четные с четными, нечетные с нечетными в соответствии с контролируемыми фазами сети А, В, С. Каждая такая цепь через делители напряжения 54, 55, 56 соединена с соответсвующим входом инверторов-конъюнкторов 57, 58, 59, выходами соединенных с тремя входами инвертора-конъюнктора 60, выходом соединенного с входом транзисторного ключа 61, коллекторной нагрузкой которого является второе реле времени 23. Инверторыконъюнкторы 57, 58, 59, 60 с делителями напряжения 54, 55, 56 и транзисторный ключ 61 представляют собой схему контроля 24 блока самодиагностики, которая может быть размещена на печатной плате командоаппарата 6. На фиг. 7 представлена функциональная схема симисторного пускателя, который содержит 1, 2 и 3 симисторы, 4, 5, 6 герконовые реле, замыкающие контакты которых включены в цепи питания управляющих электродов симисторов, соединяющих аноды симисторов с управляющими электродами через гасящие резисторы, а катушки герконовых реле 4, 5, 6 включены последовательно. Перемычки между катушками 4 и 5, 5 и 6 герконовых реле соединены с фазосдвигающими конденсаторами. Анод каждого симистора соединен с соответствующим силовым входом пускателя. Катод каждого симистора соединен с соответствующим силовым выходом пускателя и через гасящие резисторы - с первыми входами датчиков напряжения 62, 63, 64, содержащих выпрямительные мосты и реле. Вторые входы всех датчиков напряжения соединены с нейтралью. Размыкающие контакты трех датчиков напряжения каждого пускателя запараллелены и соединены с двумя контактными выходами пускателя. Замыкающие контакты трех датчиков напряжения каждого пускателя через светодиоды соединены с отдельными тремя контактными выходами пускателя. Светодиоды показаны на фиг. 6. Предлагаемый способ отопления осуществляется следующим образом. При нажатии кнопки Пуск включается вводный электромагнитный пускатель 8 фиг. 3. Через блокконтакт этого пускателя одна фаза сети подается на трансформатор 3 источников питания 1 и 2, а также на первый конец катушки реле-регулятора температуры 9. Трехфазное напряжение сети подается на силовые входы этого реле, которое не включается, если цепь питания его разорвана размыкающими контактами датчиков температуры 15 и 20 в случае превышения реальной температуры над заданной или контактами реле пауз охлаждения К 2 в случае наступления паузы охлаждения. Если цепь питания реле-регулятора 9 не разорвана, то оно включается, подавая трехфазное напряжение на аноды симисторов пускателей 10, 11, 12, 13, которые остаются закрытыми до появления первого импульса на первом выходе счетчика-формирователя импульсов нагрева 35. При включении в сеть трансформатора 3 источников питания постоянным током 1 и 2 напряжение питания по 14 8402 1 2006.08.30 ступает также на входы элемента, исключающего ИЛИ, формирователя одиночного импульса 25. В этот момент формируется короткий импульс, обнуляющий все счетчики и-триггер 52 командоаппарата 6. После чего счетчик 26 совместно с инверторами-конъюнкторами 27, 28, 29, 30 начинает формировать первый тактовый импульс нагрева из синхроимпульсов, сформированных из синусоиды формирователем 47, который поступает на вход канала 1 мультиплексора. Выходы делителей частоты соединены с входами каналов 1-Х 4 и 1-4 мультиплексора 32, открывающихся одновременно, поэтому на выходахисигналы появляются одновременно. Какие каналы мультиплексора 32 будут открытыми первые или вторые, третьи или четвертые Это зависит от кода, установленного на его адресных входах А 1 и А 2, который устанавливается счетчиком часов 46 в автоматическом режиме или программатором 5 в ручном режиме работы системы. Если переключателем 4 установлен автоматический режим работы системы, то код на входах А 1,А 2 будет 00, что означает выбор первых каналов мультиплексора 1 и 1 и соответствующих им тактовых частот. После первоначального обнуления -триггер 52 сигналом(0) с единичного выхода, поступающим на второй вход инвертора-дизъюнктора 33 и на разрешающий вход счетчика-формирователя импульсов нагрева 35, дает разрешение через инвертор 50 на прохождение тактовых импульсов с выходамультиплексора через дизъюнктор 33 на вход счетчика-формирователя импульсов нагрева 35. Одновременно сигналом (1) с нулевого выхода через инвертор 51 он запрещает прохождение тактовых импульсов через дизъюнктор 34 на вход счетчика-формирователя пауз охлаждения 53. Первый тактовый импульс записывается в счетчик 35 и через диод 8 обнуляет счетчик делителей частоты 26, который после обнуления начинает формирование второго тактового импульса. На первом выходе счетчика 35 появляется фронт первого импульса нагрева, который через повторитель 36 включает ключ 40, включающий в работу первый симисторный пускатель 10, подключающий к сети первую группу нагревателей 16. Нулевой выход счетчика 35 не задействован, т.к. сигнал на этом выходе появляется сразу после обнуления в произвольный момент времени, что для данного устройства нежелательно. Второй тактовый импульс, как и первый, снова обнуляет счетчик 26 и записывается в счетчик 35. На его первом выходе сформируется спад первого импульса нагрева, а на втором выходе сформируется фронт второго импульса нагрева, который через повторитель 37 включит транзисторный ключ 41, включающий симисторный пускатель 11, подключающий к сети вторую группу нагревателей 17. Счетчик 26 начинает формирование третьего тактового импульса. По спаду первого импульса нагрева симисторный пускатель 10 отключает от сети первую группу нагревателей 16. Третий тактовый импульс, как и второй, снова обнуляет счетчик 26 и записывается в счетчик 35. На его третьем выходе сформируется фронт третьего импульса нагрева, а на втором выходе сформируется спад второго импульса нагрева. По фронту третьего импульса нагрева подключается к сети третья группа нагревателей 18, а по спаду второго импульса нагрева отключается от сети вторая группа нагревателей. Таким образом, длительность импульса нагреваравна периоду следования выбранных тактовых импульсов, формируемых соответствующим делителем частоты. Формирование третьего и четвертого импульсов нагрева происходит таким же образом, как и формирование первого и второго импульсов нагрева. Так же будет происходить включение и выключение пускателей 12 и 13, включающих группы нагревателей 18 и 19. Нулевой и пятый выходы счетчика-формирователя импульсов нагрева не используются, с целью обеспечения бестоковой коммутации силовых контактов реле-регулятора температуры 9. Цикл нагрева заканчивается фронтом импульса, поступающего с шестого выхода счетчика 35, обнуляющего собственный счетчик 35 и счетчик 53 через диоды 11, 10, а через диоды 11, 10, 5 он обнуляет счетчик 26, который сразу начинает формирование паузы охлаждения, т.к. этот же фронт перевел -триггер 52 в единичное состояние через диод 11. С этого момента начинается формирование паузы или цикла охлаждения. Уровень сигнала (1) единичного выхода -триггера 52 через инвертор 50 запрещает прохождение тактовых импульсов через дизъюнктор 33 и счет их счетчиком 35, а также 15 8402 1 2006.08.30 включает транзисторный ключ 48, включающий реле пауз охлаждения К, который своим контактом К 1 обесточивает на время паузы охлаждения цепи питания реле времени 22 и 23 через выход 12 командоаппарат 6, а его контакт К 2 разрывает на такое же время цепь питания реле-регулятора температуры 9, которое на время указанной паузы снимает напряжение сети с анодов всех симисторов. Сигнал (0) с нулевого выхода -триггера через инвертор 51, поступая на второй вход инвертора-дизъюнктора 34 и на разрешающий вход счетчика-формирователя пауз охлаждения 53, дает разрешение на прохождение тактовых импульсов с выходамультиплексора через дизъюнктор 34 на вход счетчика-формирователя пауз охлаждения 53. Первый тактовый импульс записывается в счетчик-формирователь пауз охлаждения 53 и одновременно через диод 7 обнуляет счетчик делителей частоты 26, причем счетчик 53 производит двоичный счет тактовых импульсов. Коэффициент счета выбирается таким, чтобы при самых длинных паузах стена умеренно нагревалась, а при самых коротких паузах стена должна больше греться, чем охлаждаться. Процесс формирования паузы охлаждения будет длиться до тех пор, пока на соответствующем выходе счетчика 53 не появится фронт импульса. Этот импульс записывается в счетчик-формирователь часовых интервалов 44 и через диод 12 обнуляет -триггер 52,который устанавливает на входе ключа 48 нулевой уровень сигнала, выключая его, что приводит к выключению реле К и включению реле-регулятора температуры 9, а также к подаче напряжения на аноды симисторов. Этот импульс также обнуляет счетчики импульсов 26, 35, 53. На этом заканчивается первая пауза охлаждения, а счетчик 26 начинает формирование новых импульсов нагрева. Формирование импульсов нагрева и пауз охлаждения длительностей, соответствующих коду 00, будет продолжаться до окончания формирования первого часового интервала счетчиком-формирователем часовых интервалов 44 и инвертором-конъюнктором 45, импульс с выхода которого обнуляет собственный счетчик 44 через диод 4 и записывается в счетчик часов 46. Код на его выходах изменяется на 01, который поступает на входы А 1 и А 2 мультиплексора 32 и выбирает вторые его каналы 2, 2 и соответствующие интервалыи, которые будут формироваться в течение второго часа работы системы. Для работы в течение третьего часа будут выбраны каналы 3, 3 кодом 10. Для работы в течение четвертого часа и в последующее время работы системы до ее выключения будут выбраны каналы Х 4, 4 кодом 11, т.к. на этом замедленный разогрев стены заканчивается, ибо высокий уровень сигнала на выходе конъюнктора 49, поступающий на единичный установочный вход счетчика часов 46 через диод 8, делает этот счетчик нечувствительным по счетному входу. Таким образом, на входах А 1 и А 2 мультиплексора 32 по окончании замедленного разогрева стены будет постоянно присутствовать код 11, определяющий формирование соответствующих длительностей импульсов нагреваи пауз охлаждения. На этих интервалах времени продолжается дальнейший нагрев стены и всего, что находится в помещении, начиная с воздуха, неотапливаемых стен, пола и потолка, кончая предметами домашнего обихода и людей. Установив переключатель режимов 4 в положение Ручной, программатором 5 можно проверить выбор и отработку всех интервалов нагрева и охлаждения, а также осуществить поиск неисправностей с помощью световых индикаторов блока самодиагностики. Кроме того, в режиме Ручной система может постоянно работать на одной из четырех различных программ. Регулирование температуры нагревателей и помещения системой идет за счет включения и отключения от сети нагревателей датчиками 15, 20,контролирующих температуру нагревателей и помещения. При достижении температуры нагревателем заданной величины датчик 15 выключает реле-регулятор температуры 9,снимающего напряжение питания со всех нагревателей. Питание командоаппарата на время охлаждения нагревателей не снимается, что позволяет системе продолжить выполнение прерванной программы после включения датчика 15. В случае когда температура помещения достигнет установленной величины, датчик 20 выключает не только реле 9,снимающее сетевое питание с нагревателей, но и командоаппарат, т.к. отключается и трансформатор источников постоянного тока. В случаях кратковременного или длитель 16 8402 1 2006.08.30 ного исчезновения сети вводной пускатель 8 выключается, но благодаря дежурному реле времени 14 система вновь автоматически включается через размыкающий контакт этого пускателя спустя 1 -2 минуты после появления сетевого питания. Дежурное реле времени 14 при включенном вводном пускателе 8 отключено размыкающим контактом пускателя. В цепь питания пускателя 8 параллельно замыкающим контактам кнопки Пуск установлены замыкающий контакт электрочасов 7, постоянно включенных в сеть, которые ежедневно должны вечером включать систему, а утром ее выключать, используя для нагрева помещения ночное время суток. При массовом использовании данной системы часы 7 могут использоваться для поочередного включения таких систем, с целью устранения пиков максимального потребления электроэнергии, вызванных их одновременным включением. Работа блока самодиагностики очевидна из фиг. 6. В случае появления какой-либо неисправности в системе срабатывает блок самодиагностики, который контактами реле времени 22 или 23 выключает систему пускателем 8, переводя ее в аварийный режим, заключающийся в том, что блок самодиагностики периодически выключает неисправную систему, а дежурное реле времени 14 ее включает через 1-2 минуты. Это будет продолжаться до тех пор, пока кнопка Стоп не будет застопорена, отключив систему, а неисправность устранена. В цепь питания реле времени 22 включены размыкающие контакты всех реле датчиков напряжения и реле тока. При нормальной работе системы все контакты должны поочередно размыкаться в течение максимальной выдержки времени 1 сек, производя сброс реле времени 22 в ноль. Если в течение этого времени сброса реле времени не происходит, то система неисправна и выключается. В этом случае следует искать и устранять причину неисправности исчезновения одной или более фаз сети, не переключается симистор, неисправность командоаппарата, перегорел нагреватель,контролируемый реле тока 21. Реле времени 23 контролирует неисправность симисторов,характеризующуюся тем, что симистор не закрывается или залип контакт герконового реле, что вполне вероятно. Из фиг. 6 видно, что все замыкающие контакты датчиков напряжения замыкаются поочередно соответственно включениям пускателей 10, 11, 12, 13. На входах инверторов-конъюнкторов 57, 58, 59 схемы контроля 24 при отсутствии неисправности в системе будет иметь место асинхронное чередование логических нулей и единиц,вследствие этого на их выходах будут постоянно присутствовать логические единицы,обусловливающие логический ноль на выходе инвертора-конъюнктора 60. Транзисторный ключ 61 и реле времени 23 в этом случае бездействуют. Система работает нормально. Внеочередное замыкание одного из контактов или наличие постоянно замкнутого контакта вызывает появление на входах одного из элементов схемы контроля 24 одновременно двух логических единиц. Тогда на его выходе появится логический ноль, что приведет к появлению единицы на выходе элемента 60, включению ключа 61, срабатыванию реле времени 23 и выключению пускателя 8. Выдержка времени для реле 23 программируется такой же, как и для реле времени 22. Работа симисторного пускателя очевидна из фиг. 7. При включении одного из транзисторных ключей командоаппарата 40, 41, 42, 43 на вход управления соответствующего симисторного пускателяподается сигнал, открывающий все симисторы этого пускателя. Все симисторы открываются, причем второй и третий с необходимым сдвигом во времени.- это управляющий вход пускателя или один из концов цепи последовательного соединения трех катушек герконовых реле, другой конец которой соединен с источником постоянного тока Е 1. Первым замкнется контакт того герконового реле, катушка которого ближе к входу. Это реле 4 на фиг. 7. Второе реле 5 не включится до тех пор, пока не разрядится конденсатор, включенный между катушками реле 4 и 5, третье реле 6 не включится до тех пор, пока не разрядится конденсатор, включенный между катушками реле 5 и 6. Очевидно, контакт реле 4 включит симистор 1 фазы А, контакт реле 5 включит симистор 2 фазы В, контакт реле 6 включит симистор 3 фазы С. Моменты включения симисторов должны совпадать с моментами перехода синусоид через ноль на каждой фазе. Катоды симисторов соединены с силовыми выходами пускателя. С катодом каждого си 17 8402 1 2006.08.30 мистора через гасящие резисторы соединены первые входы датчиков напряжения 62, 63,64, содержащие выпрямительные мосты и слаботочные реле. Вторые входы этих датчиков соединены с нейтралью сети. Срабатывание указанных реле будет свидетельствовать об исправности системы. В цепь замыкающих контактов этих реле включены светодиоды,фиг. 6. При нормально работающей системе светодиоды должны загораться синхронно с включением симисторов, гореть без миганий и гаснуть синхронно с отключением последних. Предлагаемый способ отопления основан на экспериментально подтвержденном факте, что трубчатые прямолинейные электрические нагреватели, стальная оболочка которых изолирована от токонесущей спирали, замурованные в железобетонную стену, рассчитанные для работы в однофазной сети, т.е. на номинальное напряжение 220 В, могут выдержать напряжение 380 В в течение двух минут. Так, одна из групп нагревателей, замурованных в стену, была включена в трехфазную сеть по схеме треугольник в целях эксперимента на длительное время работы. После двух минут нагрева один из трех нагревателей перегорел. Глиняно-песчаное уплотнение нагревателей в гнездах стены выкрошилось у всех трех нагревателей. Стена осталась невредимой. Глиняно-песчаное уплотнение для того и использовано, чтобы в аварийных случаях не разрушалась стена, заменить которую очень сложно, а такое уплотнение позволяет легко заменить вышедший из строя нагреватель. Вместо глины можно использовать гипс или алебастр. Из приведенного эксперимента следует, что указанные нагреватели, замурованные в бетонную стену, можно безбоязненно периодически включать на напряжение 380 В, но ограничив время нагрева максимально до 3 сек с последующим естественным их охлаждением. Можно еще увеличивать время, но возрастающая с увеличением указанного времени в геометрической прогрессии мощность потребления нагревателями электроэнергии сократит срок их службы. Однако в северных районах, например, Сибири, где температура наружного воздуха зимой может опускаться до минус 40-50 и более градусов по Цельсию, это время следует увеличивать до 4-5 секунд без ущерба для долговечности нагревателей, т.к. отбор тепла от нагревателей возрастет вдвое, какой бы совершенной не была теплоизоляция помещения. Чтобы обезопасить холодную отапливающую стену от разрушения и обеспечить нормальный нагрев помещения, в предлагаемом способе предусмотрен режим замедленного разогрева железобетонной стены, который заключается в следующем после включения сетевого питания устройством управления системой производится ежечасно автоматически увеличение длительности импульсов нагреваи уменьшение длительностей пауз охлаждения. Например, в течение первого часа нагрева имеет место 1 сек,50 сек в течение второго часа -2 сек,40 сек в течение третьего часа -3 сек,40 сек в течение четвертого часа и последующего времени разогрева и регулирования -3 сек,30 сек, т.е. подводимая мощность к нагревателям с каждым часом медленно увеличивается, обеспечивая неразрушающий разогрев бетонной стены. Регулирование температуры помещения происходит за счет удлинения или сокращения пауз охлаждения, вызванных перегревом нагревателей(отключение нагревателей датчиком 15), а также за счет количества таких пауз охлаждения. Например, при нулевой температуре на улице перегрев нагревателей наблюдается через 2 часа, пауза охлаждения составляет 15 минут, количество пауз за 10 часов работы системы - 4. При 5 градусах температуры наружного воздуха перегрев нагревателей произойдет через 1,5 часа, пауза охлаждения удлиняется до 20 минут, а количество таких пауз увеличивается до 6 пауз. При -5 градусах перегрев нагревателей произойдет через 3 часа,пауза охлаждения сократится до 10 минут, а количество таких пауз уменьшится до двух. Числовые данные здесь не вполне достоверны, достоверна лишь динамика работы системы. Для нагревания стены и воздуха в помещении вместе с предметами домашнего обихода количество групп нагревателей определяют из расчета необходимой электрической мощности, а также номинальной мощности каждого из применяемых нагревателей. Мощность одного нагревателя не должна превышать 0,8-1 кВт. Количество групп таких нагре 18 8402 1 2006.08.30 вателей рассчитывается с учетом объемной номинальной мощности на один кубический метр объема помещения. Она должна быть порядка 0,228 кВт / метр в кубе. От умножения этого коэффициента на полный объем квартиры получается суммарная номинальная мощность всех нагревателей, которые должны быть установлены в квартире, а делением полученной мощности на мощность одного нагревателя определяется количество всех нагревателей, а делением количества нагревателей на три определяется количество групп нагревателей. Следует иметь ввиду, что мощность каждого нагревателя, включенного по схеме из звезды в треугольник, возрастает в три раза. Рассчитанная таким способом мощность всех нагревателей может показаться фантастической, но она никогда, ни при каких обстоятельствах не будет включена. Ее условная величина используется только для увеличения коэффициента усиления автоматической системы, который позволит системе оперативно реагировать на изменения температуры в помещении. Большое значение в работе системы имеет расстояние между нагревателями. Они должны располагаться в вертикальном положении вдоль стены с шагом, не превышающим трех толщин стены. На фиг. 1 показан монтаж стандартных нагревателей мощностью 0,8 кВт, имеющих длину 0,8 метра. Применение трубчатых нагревателей делает стену электробезопасной и не обедняющей кислородом воздух помещения. Трубчатые нагреватели должны быть замурованы на глубину, равную половине толщины стены, а соединительные коробки должны быть глубже, чем углублены нагреватели для удобства монтажа соединительных проводов на нагревателях. Пазы, предназначенные для прокладки соединительных проводов и кабелей, должны быть неглубокими с тем, чтобы была возможность использовать провода с изоляцией, рассчитанной для работы при температуре, не превышающей 100 градусов по Цельсию. Командоаппарат рассчитан, например, для управления четырьмя группами нагревателей, но количество групп можно увеличить вдвое, для этого необходимо лишь увеличить вдвое количество транзисторных ключей и симисторных пускателей. Выходов счетчикаформирователя импульсов нагрева для этого достаточно. Возможно, это усложнит командоаппарат и окажется, что гораздо эффективнее увеличить количество нагревателей за счет их параллельного соединения. Например, использовать для этой цели нагреватели мощностью 1,6 кВт и длиною 1,6 м. Для отопления однокомнатной квартиры комнаты и кухни - потребуется одна отапливающая стена. Для отопления двухкомнатной квартиры потребуются две такие стены. Для отопления трехкомнатной квартиры потребуются три таких стены и т.д. В установившемся режиме, после того как отапливающая стена и воздух в помещении с предметами домашнего обихода, а также поверхности неотапливаемых стен, пола и потолка нагреются до заданной температуры, нагревательная система будет потреблять количество электроэнергии, сравнимое с той, которая нормируется в настоящее время при водяном отоплении. Данная система будет потреблять большое количество электроэнергии только в период разогрева помещения, особенно в холодное время года. Поэтому такую систему выгоднее включать осенью, когда помещение нагрето естественным теплом,либо держать ее включенной круглый год. Если на улице летом тепло, то система, будучи включенной, работать не будет. Если холодно (ниже 18 градусов), то никто не будет против, чтобы система подогрела чуть-чуть. При массовом использовании предлагаемого способа отопления возможны совпадения циклов нагрева в квартирах всех потребителей электроэнергии многомиллионного города. Такие совпадения нежелательны для нормальной работы энергосети, т.к. потребление энергии будет сопровождаться ежеминутными кратковременными, на 8-12 секунд,пиками максимумов потребляемой мощности, равными 15 МВт, например, для двух миллионов квартир города. Этот нежелательный эффект можно устранить, если все количество таких нагревательных систем разделить на 60 частей и включать их в сеть автоматически, ежеминутно по одной части в течение первого часа разогрева. В этом случае пики максимумов уменьшатся до 250 кВт. С этой целью устройство управления системой 19 8402 1 2006.08.30 должно комплектоваться часами 7 для автоматического включения и выключения системы по вечерам и утрам с целью использования для отопления в ночное время. С помощью электрочасов можно автоматически включать нагревательные системы не в каждую минуту по одной части, а в течение каждых 10 секунд по одной части в течение первого часа разогрева. Тогда 15 МВт надо делить не на 60, а на 360 частей. В этом случае указанные пики уменьшатся до 42 кВт, т.е. будет иметь место равномерная во времени загрузка сети,ибо совпадение моментов включения всех систем в дальнейшем маловероятно. Из сказанного следует, что прототип вообще не пригоден для массового использования, т.к. кратковременные включения на 5-15 минут - время постоянно включенного состояния прототипа, перегрузки сети могут достигать в 100 и более раз больших величин, чем 15 МВт. Система отопления по предлагаемому способу проста и надежна в изготовлении. В ней используется минимальное количество металла. Все блоки устройства управления размещены на отдельных платах, выполненных с применением печатного монтажа, оборудованных разъемными соединениями, которые позволяют при наличии запасных блоков быстро заменять неисправные блоки на исправные. Плата командоаппарата выполнена к тому же с применением панелей для установки микросхем без пайки, что также способствует быстрому устранению неисправности. В источниках питания постоянным током применены широко распространенные в настоящее время стабилизаторы напряжения, не боящиеся короткого замыкания. Все это увеличивает надежность системы отопления в эксплуатации. Предлагаемый способ отопления и система для его осуществления пригодны не только в строительстве жилья. Способ и систему можно использовать при изготовлении сушильных камер для сушки лакокрасочных покрытий деталей машин. Для этой цели греющие оболочки следует выполнять массивными из бетона. Это позволит экономить электроэнергию за счет экономии тепла, а также увеличить срок службы нагревателей, к тому же такая сушка будет менее взрывоопасна. Использование предлагаемого способа отопления, возможно, не решит полностью проблему энергетиков в деле уменьшения ночных провалов нагрузки в энергосистеме ввиду высокой экономичности отопления, высокого КПД. Зато оно будет стимулировать расширение производства таких стен в строительстве, расширять производство нагревателей, оптосимисторов, рынок сбыта которых во всем мире в настоящее время достаточно мал. Все это повысит эффективность электропотребления в дневное время, что должно окупить наличие остающихся провалов нагрузки в ночное время. Главным же результатом использования предлагаемого способа отопления будет являться огромная экономия топлива, материальных и людских ресурсов, необходимых при отоплении жилья горячей водой, а электростанции будет предпочтительнее строить в местах добычи топлива и в безжизненных пустынях. В результате более эффективного использования электроэнергии может быть снижена ее цена. Кроме того, откроется необъятный рынок труда, в том числе и высококвалифицированного. Предлагаемые способ и система отопления позволят, наконец, решить жилищную проблему, т.к. возродится, как более прогрессивное, крупнопанельное домостроение, приостановившееся в последнее время именно из-за нерациональности отопления горячей водой. Крупнопанельное домостроение особенно эффективно при строительстве новых и при расширении старых городов. Очевидно, перевод водяного отопления на электроотопление не потребует увеличения производства электроэнергии,тем более строительства новых электростанций. Оно должно осуществляться за счет ночных провалов нагрузки на энергосети, а это - дармовая энергия, которая в настоящее время безвозвратно теряется. Источники информации 1. Накопители энергии в электрических системах / Ю.Н. Астахов, В.А. Веников, ТерГазарян. - М. Высшая школа, 1989. 2. А.с. СССР 1651043, 09.11.88, МПК 24 13/02. 20 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 22