多分區(qū)溫室的加熱裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及溫室自動控制供暖裝備，尤其涉及多分區(qū)溫室的加熱裝置及控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，多分區(qū)溫室的加熱裝置有的采用雙級栗暖通系統(tǒng)，把熱源循環(huán)栗與管網(wǎng)循 環(huán)栗分開，設(shè)計一級、二級輸送管網(wǎng)，每個加熱分區(qū)設(shè)置循環(huán)水栗、四通電磁閥，通過四通電 磁閥連接各分區(qū)供、回水管，這種設(shè)計造成較高的建設(shè)成本，且在溫室較多分區(qū)、單個分區(qū) 面積較小的情況下，四通電磁閥、循環(huán)水栗，以及兩者之間的供、回水管的布置，占用大量的 空間，布局設(shè)計困難;有的采用一組循環(huán)水栗的單級栗暖通系統(tǒng)，每個分區(qū)設(shè)置直通電磁 閥，這種設(shè)計減少了循環(huán)水栗及供、回水管的數(shù)量，但要求通過變頻系統(tǒng)或通過旁通管上設(shè) 置的電磁閥調(diào)節(jié)主供、回水管上的壓差，這樣也帶來了該種設(shè)計在建設(shè)成本上的增加；另 外，因溫室加熱供暖裝置中，供、回水干管間的壓差較小，這種暖通系統(tǒng)在溫室上使用，自動 控制實現(xiàn)困難;并且，通過旁通管上設(shè)置的電磁閥調(diào)節(jié)主供、回水管上的壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)，造 成管道內(nèi)壓力、供熱介質(zhì)流量與流速的瞬間驟變，對循環(huán)水栗、熱源、電磁閥等設(shè)備的影響， 造成設(shè)備運行不穩(wěn)定、故障率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有的多分區(qū)溫室的加熱裝置設(shè)計上的不足，本發(fā)明提供一種多分區(qū)溫 室的加熱裝置，在溫室各分區(qū)內(nèi)通過四通電磁閥或直通電磁閥將供、回水管連接起來，形成 加熱循環(huán)。通過四通電磁閥，不僅調(diào)節(jié)了設(shè)置該閥的溫室分區(qū)的溫度與熱量，還在各分區(qū)不 加溫期間，提供了供、回水干管間的旁通流量，并且可通過四通電磁閥設(shè)置的數(shù)量，靈活調(diào) 節(jié)供、回水干管間的壓差。該加熱裝置不僅實現(xiàn)了多分區(qū)溫室的加熱，減少了循環(huán)水栗的使 用數(shù)量，減少了每個溫室分區(qū)至循環(huán)水栗供、回水干管的數(shù)量，還從設(shè)計上確保了加熱裝置 自動控制實現(xiàn)容易、設(shè)備運行安全穩(wěn)定。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種多分區(qū)溫室的加熱裝置， 包括:熱源、供水干管、第一蝶閥、循環(huán)水栗、壓力表、排氣閥、第一管道水溫傳感器、止回閥、 第二蝶閥、若干直通單元、若干四通單元、回水干管、穩(wěn)壓罐、控制器;其中，所述熱源分別與 供水干管的一端和回水干管的一端相連，供水干管的另一端封堵，回水干管的另一端與穩(wěn) 壓罐相連;在所述供水干管上依次設(shè)置第一蝶閥、循環(huán)水栗、壓力表、排氣閥、第一管道水溫 傳感器、止回閥和第二蝶閥；在供水干管和回水干管之間設(shè)置若干直通單元和若干四通單 元；
[0005] 所述直通單元包括第三蝶閥、第一散熱設(shè)備、第四蝶閥、第二管道水溫傳感器、直 通電磁閥、第五蝶閥和第一室內(nèi)氣溫傳感器;其中所述第三蝶閥、第一散熱設(shè)備、第四蝶閥、 第二管道水溫傳感器、直通電磁閥、第五蝶閥依次相連;第三蝶閥與供水干管相連，第五蝶 閥與回水干管相連；
[0006] 所述四通單元包括第六蝶閥、第七蝶閥、第二散熱設(shè)備、第八蝶閥、第三管道水溫 傳感器、四通電磁閥、第九蝶閥和第二室內(nèi)氣溫傳感器;其中，所述第六蝶閥的一端與供水 干管相連，另一端與四通電磁閥的第一閥口相連；四通電磁閥的第二閥口與第七蝶閥的一 端相連;第七蝶閥的另一端與第二散熱設(shè)備相連;第八蝶閥的一端與第二散熱設(shè)備相連，第 八蝶閥的另一端與四通電磁閥的第三閥口相連;在第八蝶閥和四通電磁閥之間設(shè)置第三管 道水溫傳感器；四通電磁閥的第四閥口與第九蝶閥的一端相連，第九蝶閥的另一端與回水 干管相連；
[0007] 所述循環(huán)水栗、第一管道水溫傳感器、第二管道水溫傳感器、第三管道水溫傳感 器、直通電磁閥、四通電磁閥、第一室內(nèi)氣溫傳感器和第二室內(nèi)氣溫傳感器均與控制器相 連。
[0008] 進(jìn)一步的，所述四通單元的數(shù)量和直通單元的數(shù)量的比值大于等于1:4,小于等于 1:2〇
[0009] 進(jìn)一步的，所述四通單元的數(shù)量和直通單元的數(shù)量的比值的優(yōu)選為1:3。
[0010] -種利用權(quán)利要求1所述的多分區(qū)溫室的加熱裝置的控制方法，具體包括以下步 驟：
[0011] 步驟一、控制器接收氣象站傳遞來的室外氣候信息，該信息包括室外溫度、風(fēng)速以 及太陽輻照度;在控制器上設(shè)定各分區(qū)室內(nèi)加溫溫度；
[0012] 步驟二、第二管道水溫傳感器、第三管道水溫傳感器、第一室內(nèi)氣溫傳感器和第二 室內(nèi)氣溫傳感器將檢測到的溫度信號傳遞給控制器，控制器根據(jù)設(shè)定的各分區(qū)室內(nèi)加溫溫 度、接收到的溫度信號以及室外氣候信息計算各分區(qū)的期望室內(nèi)氣溫，如果期望室內(nèi)氣溫 高于室內(nèi)傳感器檢測到的當(dāng)前室內(nèi)氣溫，則控制器控制循環(huán)水栗與熱源停止工作;反之，控 制器控制循環(huán)水栗與熱源啟動工作；
[0013] 步驟三、當(dāng)控制器控制循環(huán)水栗與熱源啟動工作時，管道溫度的計算如下：用當(dāng)前 分區(qū)室內(nèi)實際測得的氣溫t2(n)與5分鐘前室內(nèi)氣溫t2(n-l)的差I(lǐng) t2(n-l)-t2(n) I來衡量分 區(qū)室內(nèi)氣溫變化快慢；
[0014] 設(shè)定閾值δ，當(dāng)|t2(n-l)-t2(n)|>S時，采用比例調(diào)節(jié)法計算后5分鐘的管道溫度T(n +1)，即有：
[0015] T(n+1) = T+kp X [ ti(n+2)-t2(η) ] +T〇+Tf+Ti
[0016] 式中T為設(shè)定管道的標(biāo)準(zhǔn)溫度；tKn+2)為10分鐘后的室內(nèi)期望氣溫;匕為比例系 數(shù);T。為室外溫度，Tf為風(fēng)速，T 1為太陽輻照度對計算管道溫度的影響值；
[0017] 當(dāng)I t2(n-l)-t2(n) I〈δ，且I tdrO-tKn+〗）I瓜時，通過積分，消除穩(wěn)態(tài)誤差，則后5 分鐘的管道溫度T(n+1)為：
[0019] 式中S1為正值積分系數(shù)，t(n)為設(shè)定的室內(nèi)氣溫的加熱溫度，S1為設(shè)定的另一個閾 值，當(dāng)前室內(nèi)實際氣溫與5分鐘前室內(nèi)實際氣溫之差的絕對值小于δ，并且當(dāng)前室內(nèi)實際氣 溫與10分鐘后室內(nèi)期望溫度之差的絕對值大于心時，進(jìn)行積分調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)強(qiáng)度由心決定；
[0020] 步驟四、通過步驟三得到各分區(qū)管道溫度，控制器調(diào)節(jié)直通電磁閥105和/或四通 電磁閥116的開啟比例，調(diào)節(jié)進(jìn)入各溫室分區(qū)的供熱介質(zhì)的流量，從而調(diào)節(jié)各分區(qū)內(nèi)加熱管 道溫度，使溫室各分區(qū)內(nèi)溫度達(dá)到要求。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:與雙級栗系統(tǒng)相比，多分區(qū)溫室的加熱裝置，減少了循環(huán)水 栗的使用數(shù)量，減少了每個溫室分區(qū)至循環(huán)水栗供、回水干管的數(shù)量，簡化了多分區(qū)溫室加 熱裝置的空間布局，降低了溫室加熱運行的能耗;與單級栗相比，從設(shè)計上確保了加熱裝置 自動控制實現(xiàn)容易、設(shè)備運行安全穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的原理圖；
[0023]圖中，熱源1、供水干管2、第一蝶閥3、循環(huán)水栗4、壓力表5、排氣閥6、第一管道水溫 傳感器7、止回閥8、第二蝶閥9、若干直通單元10、若干四通單元11、回水干管12、穩(wěn)壓罐13、 第三蝶閥101、第一散熱設(shè)備102、第四蝶閥103、第二管道水溫傳感器104、直通電磁閥105、 第五蝶閥106、第六蝶閥111、第七蝶閥112、第二散熱設(shè)備113、第八蝶閥114、第三管道水溫 傳感器115、四通電磁閥116、第九蝶閥117。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步的說明；
[0025] 如圖1所示，多分區(qū)溫室的加熱裝置，包括:熱源1、供水干管2、第一蝶閥3、循環(huán)水 栗4、壓力表5、排氣閥6、第一管道水溫傳感器7、止回閥8、第二蝶閥9、若干直通單元10、若干 四通單元11、回水干管12、穩(wěn)壓罐13、控制器(圖中未示出）；其中，熱源1分別與供水干管2的 一端和回水干管12的一端相連，供水干管2的另一端封堵，回水干管12的另一端與穩(wěn)壓罐13 相連;在所述供水干管2依次設(shè)置第一蝶閥3、循環(huán)水栗4、壓力表5、排氣閥6、第一管道水溫 傳感器7、止回閥8和第二蝶閥9;在供水干管2和回水干管12之間設(shè)置若干直通單元10和若 干四通單元11;
[0026] 所述直通單元10包括第三蝶閥101、第一散熱設(shè)備102、第四蝶閥103、第二管道水 溫傳感器104、直通電磁閥105、第五蝶閥106和第一室內(nèi)氣溫傳感器107;其中所述第三蝶閥 101、第一散熱設(shè)備102、第四蝶閥103、第二管道水溫傳感器104、直通電磁閥105、第五蝶閥 106依次相連;第三蝶閥101與供水干管2相連，第五蝶閥106與回水干管12相連；
[0027] 所述四通單元11包括第六蝶閥111、第七蝶閥112、第二散熱設(shè)備113、第八蝶閥 114、第三管道水溫傳感器115、四通電磁閥116、第九蝶閥117和第二室內(nèi)氣溫傳感器108;其 中，所述第六蝶閥111的一端與供水干管2相連，另一端與四通電磁閥116的第一閥口相連； 四通電磁閥116的第二閥口與第七蝶閥112的一端相連;第七蝶閥112的另一端與第二散熱 設(shè)備113相連;第八蝶閥114的一端與第二散熱設(shè)備113相連，第八蝶閥114的另一端與四通 電磁閥116的第三閥口相連;在第八蝶閥114和四通電磁閥116之間設(shè)置第三管道水溫傳感 器115;四通電磁閥116的第四閥口與第九蝶閥117的一端相連，第九蝶閥117的另一端與回 水干管12相連；
[0028]所述循環(huán)水栗4、第一管道水溫傳感器7、第二管道水溫傳感器104、第三管道水溫 傳感器115、直通電磁閥105、四通電磁閥116、第一室內(nèi)氣溫傳感器107和第二室內(nèi)氣溫傳感 器108均與控制器相連。所述控制器可以采用Priva公司Connext型號的產(chǎn)品，但不限于此。
[0029] 所述直通單元10和四通單元11安裝在溫室的各個分區(qū)中，所述四通單元11的數(shù)量 和直通單元10的數(shù)量的比值大于等于1:4,小于等于1:2,優(yōu)選為1:3。
[0030] 熱源1通過供熱介質(zhì)，經(jīng)過供水干管2傳送到循環(huán)水栗4,循環(huán)水栗4將供熱介質(zhì)通 過供水干管2,傳送到溫室每個分區(qū)的散熱設(shè)備上，經(jīng)過散熱設(shè)備后的供熱介質(zhì)通過直通電 磁閥或四通電磁閥，經(jīng)回水干管12至熱源1，形成加熱循環(huán)。當(dāng)溫室各分區(qū)需要進(jìn)行加溫時， 控制器控制四通電磁閥和直通電磁閥開啟，供熱介質(zhì)經(jīng)熱源1、供水干管2、循環(huán)水栗4、散熱 設(shè)備15、直通電磁閥12或四通電磁閥19、回水干管22后返回到達(dá)熱源1，形成溫室分區(qū)內(nèi)加 熱循環(huán)；當(dāng)溫室各分區(qū)不需要進(jìn)行加溫時，計算機(jī)控制四通電磁閥和直通電磁閥關(guān)閉，供熱 介質(zhì)經(jīng)熱源1、供水干管2、循環(huán)水栗4、四通電磁閥19、回水干管22后返回到達(dá)熱源1，形成溫 室分區(qū)外循環(huán)。
[0031] 由于溫室內(nèi)溫度受到室外溫度、風(fēng)速、太陽輻照因子的影響，因此，采用帶前饋的 比