一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元，熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元包括室外環(huán)境溫度傳感器TT，室外環(huán)境溫度傳感器TT的輸出信號(hào)傳送至產(chǎn)生熱能給定值模擬信號(hào)的P調(diào)節(jié)器TC的給定值信號(hào)輸入端，P調(diào)節(jié)器TC的調(diào)節(jié)信號(hào)傳送至PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端；PID調(diào)節(jié)器QC的測(cè)量信號(hào)輸入端接受循環(huán)水熱能表Q的測(cè)量輸出信號(hào)，循環(huán)水熱能PID調(diào)節(jié)器QC的調(diào)節(jié)信號(hào)控制循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置。它具有自動(dòng)化程度高、溫度控制精準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，北方城市居民冬季取暖普遍采用燃煤集中供暖方式，集中供暖質(zhì)量的好壞直接影響到居民的生活質(zhì)量，冬季室內(nèi)最佳溫度為22°-24°之間，溫度偏低使人感覺(jué)冷，不舒適，對(duì)于體弱者容易誘發(fā)感冒，溫度偏高會(huì)使室內(nèi)空氣過(guò)于燥熱，同樣感覺(jué)到不舒適，同時(shí)還會(huì)對(duì)能源造成極大的浪費(fèi)，增加廢氣及粉塵排放量，容易形成霧霾天氣，對(duì)空氣環(huán)境造成不必要的污染，由于供暖管網(wǎng)具有反應(yīng)溫度純滯后的特點(diǎn)，無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的室溫閉環(huán)負(fù)反饋式調(diào)節(jié)方案，目前通過(guò)控制循環(huán)水流量的方式調(diào)節(jié)供熱區(qū)域內(nèi)居民室內(nèi)溫度，通過(guò)預(yù)先調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度，使各支路基本達(dá)到設(shè)計(jì)流量的要求，基本上調(diào)整好的循環(huán)水流量是固定的，由于存在供暖季室外溫度不恒定(冬季最冷和最熱時(shí)相差20°左右)、循環(huán)水溫度及壓力不穩(wěn)定、管網(wǎng)內(nèi)阻力變化(如住戶(hù)暖氣閥門(mén)的開(kāi)閉)及晝夜溫差等干擾因素的影響，室內(nèi)溫度也會(huì)或高或低，因采用人工操作控制閥門(mén)開(kāi)度的方式，存在調(diào)控不及時(shí)、不準(zhǔn)確等人為因素，對(duì)供暖質(zhì)量及能源消耗造成一定影響。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 它具有自動(dòng)化程度高、溫度控制精準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元、用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號(hào)的PID調(diào)節(jié)器QC、用于計(jì)量循環(huán)水所釋放熱能的循環(huán)水熱能表Q和循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置;熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元包括室外環(huán)境溫度傳感器TT，室外環(huán)境溫度傳感器TT的輸出信號(hào)傳送至產(chǎn)生熱能給定值模擬信號(hào)的P調(diào)節(jié)器TC的給定值信號(hào)輸入端，P調(diào)節(jié)器TC的調(diào)節(jié)信號(hào)傳送至PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端;PID調(diào)節(jié)器QC的測(cè)量信號(hào)輸入端接受循環(huán)水熱能表Q的測(cè)量輸出信號(hào)，循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF用于測(cè)量循環(huán)水流量，循環(huán)水熱能表Q的進(jìn)水溫度傳感器QT1用于測(cè)量循環(huán)水進(jìn)水溫度，循環(huán)水熱能表Q的回水溫度傳感器QT2用于測(cè)量循環(huán)水回水溫度;循環(huán)水熱能PID調(diào)節(jié)器QC的調(diào)節(jié)信號(hào)控制循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置。
[0005]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF安裝于循環(huán)水進(jìn)水管道。
[0006]室外環(huán)境溫度傳感器TT為PT100鉑電阻一體化溫度變送器。[〇〇〇7]循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置為流量特性為直線(xiàn)型的調(diào)節(jié)閥QV。
[0008] 技術(shù)原理:冬季小區(qū)集中供暖的目的是使供暖用戶(hù)室內(nèi)達(dá)到適宜溫度，按照傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)理論，將室溫作為調(diào)節(jié)參數(shù)，循環(huán)水流量作為被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是不能滿(mǎn)足調(diào)節(jié)要求的，因?yàn)檎{(diào)節(jié)通道容量滯后(時(shí)間常數(shù))太大，超過(guò)二十分鐘，當(dāng)調(diào)節(jié)器檢測(cè)出室溫偏離給定值時(shí)，發(fā)出循環(huán)水流量控制信號(hào)，去調(diào)節(jié)室溫，由于供暖管路較長(zhǎng)及溫度反應(yīng)滯后等原因，該循環(huán)水調(diào)節(jié)量需要二十多分鐘(例如管網(wǎng)中段及末段)才能使室溫達(dá)到對(duì)應(yīng)值，但調(diào)節(jié)器在該段時(shí)間因偏差不能及時(shí)修正而一直在增大調(diào)節(jié)信號(hào)，直至調(diào)節(jié)信號(hào)處于極限狀態(tài))，這是集中供暖管網(wǎng)采用調(diào)平衡(固定各支路循環(huán)水流量)這種粗放式調(diào)節(jié)的原因。
[0009]從自控理論上分析，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用其實(shí)就是通過(guò)調(diào)節(jié)操縱變量來(lái)克服干擾量以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，室溫保持給定(設(shè)定)值的條件是:室溫在給定值時(shí)，暖氣所散發(fā)的熱能與住戶(hù)室內(nèi)向室外由于溫差所釋放的熱能相平衡，住戶(hù)的房屋結(jié)構(gòu)及材質(zhì)以及室外空氣是不變的(熱傳導(dǎo)系數(shù)不變)，因此，在一定室溫下，室內(nèi)向室外所釋放的熱能與室內(nèi)外溫差正相關(guān)，且基本為線(xiàn)性關(guān)系，因此，通過(guò)室外環(huán)境溫度傳感器TT對(duì)室外環(huán)境進(jìn)行測(cè)溫，并通過(guò)P調(diào)節(jié)器TC對(duì)室外溫度進(jìn)行一個(gè)比值運(yùn)算，只要比值系數(shù)選擇合適，基本可以模擬出在該室外環(huán)境溫度下，室內(nèi)溫度在給定值時(shí)所要向室外傳導(dǎo)的熱能(雖運(yùn)算出的不是熱能值，但是它是與熱能值有關(guān)的儀表信號(hào)量)，通過(guò)熱能表計(jì)算出循環(huán)水向小區(qū)住戶(hù)所釋放的熱能， 將調(diào)節(jié)參數(shù)由循環(huán)水流量改為循環(huán)水所釋放的熱能，克服了循環(huán)水溫度變化、壓力變化及供暖管路阻力變化帶來(lái)的干擾，使循環(huán)水向用戶(hù)室內(nèi)所供熱能抵消掉在給定室溫下室內(nèi)向室外所傳導(dǎo)的熱能，使二者之間達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，則可使室內(nèi)溫度保持在給定值。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明根據(jù)室外環(huán)境溫度，將供暖住戶(hù)達(dá)到最佳溫度所需熱能定量的計(jì)算出來(lái)，并計(jì)算循環(huán)水所釋放的熱能，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置將所需熱能通過(guò)控制循環(huán)水流量定量輸送至小區(qū)住戶(hù)，科學(xué)地避開(kāi)了由于供暖管網(wǎng)室內(nèi)溫度反應(yīng)滯后時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)法將室溫作為調(diào)節(jié)參數(shù)形成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)這一弊端，同時(shí)將調(diào)節(jié)參數(shù)由循環(huán)水流量改為循環(huán)水所釋放的熱能，克服了循環(huán)水溫度變化、壓力變化及供暖管路阻力變化帶來(lái)的干擾，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室溫進(jìn)行精準(zhǔn)及時(shí)控制，具有自動(dòng)化程度高、溫度控制精準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的控制方框圖。【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]由圖1所示的實(shí)施例可知，本實(shí)施例包括用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元、用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號(hào)的PID調(diào)節(jié)器QC(型號(hào)XMPA-9000 智能PID調(diào)節(jié)器)、用于計(jì)量循環(huán)水所釋放熱能的循環(huán)水熱能表Q(型號(hào)TY-2000F)和循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置;熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元包括室外環(huán)境溫度傳感器TT，室外環(huán)境溫度傳感器TT的輸出信號(hào)傳送至產(chǎn)生熱能給定值模擬信號(hào)的P調(diào)節(jié)器TC(可選用PID調(diào)節(jié)器只用其中的比例調(diào)節(jié)功能，型號(hào)XMPA-9000智能PID調(diào)節(jié)器)的給定值信號(hào)輸入端，P調(diào)節(jié)器TC的調(diào)節(jié)信號(hào)傳送至PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端;PID調(diào)節(jié)器QC的測(cè)量信號(hào)輸入端接受循環(huán)水熱能表Q的測(cè)量輸出信號(hào)，循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF用于測(cè)量循環(huán)水流量，循環(huán)水熱能表Q的進(jìn)水溫度傳感器QT1用于測(cè)量循環(huán)水進(jìn)水溫度，循環(huán)水熱能表Q的回水溫度傳感器QT2用于測(cè)量循環(huán)水回水溫度;循環(huán)水熱能PID調(diào)節(jié)器QC的調(diào)節(jié)信號(hào)控制循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置。
[0014]循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF安裝于循環(huán)水進(jìn)水管道。[〇〇15] 室外環(huán)境溫度傳感器TT為PT100鉑電阻一體化溫度變送器。
[0016]循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置為流量特性為直線(xiàn)型的調(diào)節(jié)閥QV。
[0017]循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置還可以為控制循環(huán)水動(dòng)力栗轉(zhuǎn)速的變頻器。
[0018]工作原理:用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元通過(guò)室外環(huán)境溫度傳感器 TT，將設(shè)定量程范圍為-20°?+15°的室外環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成4mA?20mA電流信號(hào)，該信號(hào)通過(guò) P調(diào)節(jié)器TC的比例運(yùn)算計(jì)算出室內(nèi)溫度在給定值時(shí)所要向室外傳導(dǎo)的熱能，將該信號(hào)送至用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號(hào)的PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端作為PID調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)，循環(huán)水熱能表Q對(duì)循環(huán)水輸出熱能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢，將測(cè)量信號(hào)輸送至PID調(diào)節(jié)器QC的測(cè)量信號(hào)輸入端，PID調(diào)節(jié)器將二者的偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算輸出4mA?20mA調(diào)節(jié)信號(hào)控制調(diào)節(jié)閥QV動(dòng)作，使循環(huán)水輸出熱能等于室內(nèi)溫度在給定值時(shí)所要向室外傳導(dǎo)的熱能，以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使室溫保持在給定值，由于操縱變量由之前的流量參數(shù)調(diào)節(jié)改為熱能參數(shù)調(diào)節(jié)， 克服了循環(huán)水溫度變化、壓力變化所帶來(lái)的干擾，調(diào)節(jié)精準(zhǔn)及時(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:包括用于計(jì)算供熱所 需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元、用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號(hào)的PID調(diào) 節(jié)器QC、用于計(jì)量循環(huán)水所釋放熱能的循環(huán)水熱能表Q和循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置;所述 熱能給定值模擬信號(hào)產(chǎn)生單元包括室外環(huán)境溫度傳感器TT，所述室外環(huán)境溫度傳感器TT的 輸出信號(hào)傳送至產(chǎn)生熱能給定值模擬信號(hào)的P調(diào)節(jié)器TC的給定值信號(hào)輸入端，所述P調(diào)節(jié)器 TC的調(diào)節(jié)信號(hào)傳送至PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端;所述PID調(diào)節(jié)器QC的測(cè)量信號(hào)輸入端接 受循環(huán)水熱能表Q的測(cè)量輸出信號(hào)，所述循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF用于測(cè)量循環(huán)水流 量，所述循環(huán)水熱能表Q的進(jìn)水溫度傳感器QT1用于測(cè)量循環(huán)水進(jìn)水溫度，所述循環(huán)水熱能 表Q的回水溫度傳感器QT2用于測(cè)量循環(huán)水回水溫度;所述循環(huán)水熱能PID調(diào)節(jié)器QC的調(diào)節(jié) 信號(hào)控制循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于: 所述循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF安裝于循環(huán)水進(jìn)水管道。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于: 所述室外環(huán)境溫度傳感器TT為PT100鉑電阻一體化溫度變送器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于: 所述循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置為流量特性為直線(xiàn)型的調(diào)節(jié)閥QV。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK106016445SQ201610345577
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】魏宇, 王秀珍, 蔡文慧, 德國(guó)利, 周?chē)?guó)勝
【申請(qǐng)人】河北惠滄節(jié)能科技有限公司