CN1013065B - 热能传递装置供热温度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种能量传递的方法，通过这种方法测量在工作介质循环中消耗的能量流量，从而确定工作介质循环中的供热温度。

Description

本发明涉及一种热能传递装置、特别是密闭空间空气恒温装置工作介质供热温度的控制方法。

众所周知的一种方法是按外部温度高低控制供暖装置的运行温度。其意图是使装置的发热量适应室温与外部温度之间不断变化的温度梯度。但是，这种方法不能兼顾建筑物墙壁的蓄热能力。这种缺陷造成的后果是，在较长一段时间的暖和天气后，一次气温骤降可使装置的供热量迅速上升，尽管墙壁中蓄存的热量起初可全部或至少部分地免除加热。另一方面，在较长一段时间的寒冷天气后，一次迅速的温升也会导致供热量的急剧下降，尽管墙壁仍然非常凉并一般比外部空气的升温慢得多。虽然已有公知的可插入墙壁的外部温度感受元件，但这些感受元件只会测出其直接相邻的墙壁温度。由此得出的整个建筑物的测量结果是值得坏疑的。

如果也要考虑建筑物整体的内部负载，对上述那样的装置自然是要求过高了。为了用非加热工艺装置来平衡可能附加的热量损失或补偿，在这种情况下必须使用辅助控制或调节仪器。

本发明的任务在于，确定一种供热温度的控制方法，该方法应顾及例如墙壁蓄热及内部负载对控制房间能量需求的附加影响。

解决方案在于，测量在工作介质循环中消耗的能量流量，由此借助于一个装置专用的三维特性曲线条，确定工作介质循环中的供热温度，该三维的大小由装置工作介质的供热和回流温度以及循环流量确定。

众所周知，装置加热运行中的负载范围由室温与外间温度之间的 梯度得出。按照加热曲线图，每个负载范围都有一个确定的供热温度。由供热温度和回流温度之间的差额以及循环流量可以对每种负载范围算出加热环路中的实际热流损失，对此同样可以给热环路确定一个供热温度。

在本发明的方法中，测量加热环路中的实际热流损失，并每次依此确定规定的供热温度。

本发明的方法全面考虑了例如墙壁蓄热能力对控制装置供热温度和供热量的影响。由此节约了热能并增加了取暖环境舒适程度。此外还取消了传统方法中供热温度控制所必不可少的气候敏感元件包括测温值传送线路。

下面用附图详细解释本发明。

图1介绍一个循环流量不变的装置中该方法的经过。在一个立体坐标导中（坐标轴分别为工作介质温度t_H和外部空气温度t_a以及循环流量m）绘出了一个装置专用的特性曲线条块。该特性曲线条块由一个装置的所有负载范围场的总和构成。一个负载范围场为一个供热温度tv与由其给定的回流温度t_R之差和给定的循环流量m之乘积，其公式为（t_V-t_R）×m。在列线图中表示为载面积、在立体特性曲线条块k中未体化的负载范围场L₁或L₂相当于瞬间测出的热损失。在特性曲线条块内通过一个计算器R（图6）不断改变所测值的位置，直到它与准确地配合在特性曲线条块中的面积相等的负载范围场L₁或L₂重合为止。由适合的负载范围场给定的供热温度tv₁或tv₂即为所求值。

图2表示在一个装置中单个部件关闭和循环流量相应降低情况下的工艺过程。该过程基本上与图1所示相同，只是当时负载范围场的 大小减少了一个系数，这相当于循环流量的降低，例如以m₄降至m₁。

图3表示原理与图1相同的过程，但出发点是节流而来调节的循环流量，就象取暖装置中没有恒温加热器阀件的情况一样，阀件受温度限制关闭时循环泵仍全负荷运转。这里使一个未一体化的负载范围场移动，直到供热温度与回流温度之差和循环流量的乘积等于相应的面积相同并一体化的负载范围场的结果为止。

图4表示本方法在一个分级调节循环流量的装置中的应用。整个特性曲线条块按照流量调节级的数目分解成多个分块k₁、k₂、k₃、k₄。在一个分块如k₂内，使一个未一体化的负载范围场L₂′以如图1所示的同样方式向L₂移动。如果必须越过两个分块的边界，例如以K₃到K₄，那么负载范围场L₃的乘积（t_V-t_R）×m首先要除以新的分块k₄的值m。由此新产生的未一体化负载范围场L₄′在新的分块k₄中移动，直到它与一体化的负载范围场L₄重合为止。

图5表示基本原理相同的另一变动方案，但其循环流量是无级调节的。它的特征是在装置的满负荷与停车状态之间的区域内各积分负载范围场的面积成特定线性或非线性减少。这里也使一个未一体化的负载范围场在特性曲线条块内移动，直至供热与回流温度之差和循环流量的乘积等于面积相等和一体化的负荷范围场的结果为止。

图6表示实施本发明方法的供暖装置的实施例。供暖环路中有供热温度敏感元件1、回流温度敏感元件2以及流量敏感元件3。它们经传输线路与计算器4相连通。其它传输线路由计算器4通向混合阀5的电动控制机构6和循环泵9。供热管路表示为10，加热面8的 回流管路表示为11。

图6装置的运行方式如下：假设供暖装置调至一个温和冬天的外界温度ta₁。从t₁到ta₁的温度梯度很小，加热面8的放热也同样小。供热温度与回流温度之差乘以循环流量所得乘积相当于装置特性曲线条块中的一个积分的负载范围场。如果现在出现一次从ta₁到ta₂的降温，那么首先从外往里逐层消耗墙壁12中蓄存的热量，如图7简化所示。这是一个逐步增长的过程，其中加热面8的放热也可以同样的大小增长，这从回流温度的下降可以看出。在现在出现的负载范围，以前规定的供热温度已不再能满足要求。计算器4由敏感元件1.2和3新测出的数值计算出新的更大的负载范围场，并在贮存的装置特性曲线条块中将其向更高供热温度的方向移动，直到它重新能够完全一体化为止。将在此找到的、曲新的负载范围场规定的供热温度额定值与敏感元件1的实测值相比较。有偏差时计算器4算出一个调节信号，使电动调节机构6调节混合阀5，直到供热温度与新的额定值吻合为止。在具有循环流量调节的装置中，循环泵9也会从计算器4收到一个功率调节的信号，该调节借助于流量敏感元件3的测定值监督。

如果外界温度重新上升，例如从ta₂到ta₁（图8），那么墙壁的逐层升温同样需要一定的时间。此时加热面8的放热也逐渐降低，这从回流温度的上升可以看出。负载范围场变小并向降低供热温度的方向移动，在与装置特征曲线条块中新的负载范围场完全重合时得出新的额定值。然后与额定值相应调节混合阀5和循环泵9。

当室温另外由内负荷改变时，原则上仍是同样的调节过程。室温例如由于通风而降低，供热与回流的温差就变大，因而负荷范围场要 向提高供热温度的方向移动。反之，因例如人数众多或非加热工程装置放热而引起的室温上升将导致供热与回流的温差减小并使得负载范围场向降低供热温度的方向移动。

在不设混合阀门的装置中，计算器4直接控制发热装置。此外在使用不同于水的介质时计算器4还要考虑其不同的比热。再者，容易看出，本发明不仅适用于室内空气的调温，而且也适用于工业耗热装置，适用于工艺目的及类似方面，也就是说，适用于最广义的加热装置。而且也可很容易地用冷却设备及空气调节装置直接逆向实现本方法。

Claims (10)

1、热能传递装置特别是密闭空间空气恒温装置工作介质供热温度的控制方法，其特征在于，测量在工作介质循环中消耗的能量流量，由此借助于一个装置专用的三维特征曲线条块确定工作介质循环中的供热温度，该三维的大小由装置工作介质的供热温度和回流温度以及循环流量确定。

2、按照权利要求1的方法，其特征是，由循环流量不变时供热温度与回流温度之差计算消耗的能量流量，并按此确定它所给定的供热温度。

3、按照权利要求1或2的方法，其特征是，由供热温度与回流温度之差乘以减至一确定量的循环流量计算消耗的能量流量，并按此确定供热温度，该温度由适合的在特性曲线条块内且面积与减少了同样量的循环流量相等的负载范围场给出。

4、按照权利要求1或2的方法，其特征是，由供热温度与回流温度之差乘以循环流量计算消耗的能量流量，并按此确定供热温度，该温度符合于在特性曲线条块内适合的且面积完全一致的一个负载温度场。

5、按照权利要求1的方法，其特征是，对每个循环流量调节级算出作为供热温度与回流温度之差乘以循环流量的乘积的耗用能量流量，并按此确定给出的供热温度，当循环流量调节级向另一级过渡时，将该算出的乘积除以下一循环流量调节级的循环流量，按此确定给出的供热温度并接通该新的循环流量调节级。

6、按照权利要求1的方法，其特征是，由供热温度与回流温度之差乘以循环流量算出作为乘积的耗用能量流量，并按此确定供热温度，该温度由配合在特性曲线条块中且面积相等的负载温度场给定，同时，按照流量敏感装置所测值的大小控制一个循环流量调节机构。

7、实施权利要求1所述方法的装置，其特征是，在能量传递装置的工作介质环路中设有一个供热温度敏感元件和一个回流温度敏感元件以及经测量值输送线路与其相连的计算器，计算器经调节值输送线路与合适的调节机构相连;上述的能量传递装置是加热装置。

8、按照权利要求7的装置，其特征是，工作介质环路中还设有一个流量敏感元件，它经测量值输送线路与计算器相连。

9、按照权利要求7或8的装置，其特征是，工作介质环路中设有一个逐级调节循环量的机构，它借助于一个调节值输送线路与计算器相连。

10、按照权利要求7或8的装置，其特征是，工作介质环路中设有一个无级调节循环量的机构，它借助于一个调节值输送线路与计算器相连。

Images