CN101889176A - 适应于供热环境的控制各房间室温的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适应于供热环境的控制各房间室温的装置,该装置通过反映供热环境的变化以及由先前加热所获取的数据的变化到控制中,使温度控制系统自身能够与供热环境(热源的发热量、负载的大小、设定温度与室温之间的温差)相适应,并且通过控制锅炉的发热量维持在所需的最低水平,从而减少不必要的能源消耗。为了达到上述目的,本发明包括:锅炉,其用于产生燃烧热,与供热水进行换热,然后循环供热水经过每个热负载;一根或者多根供热管道,其被设置于供热位置;供热控制阀,其为该供热管道而提供,用于控制供热水在所述供热管道内循环或者停止流动;单室控制器,其能够为每个房间设置内部温度,并将所设置的内部温度转变为回水控制温度,再输出该回水控制温度;阀控制器,其通过整合一个或者多个所述单室控制器传送的所述回水控制温度,来控制所述锅炉的发热量,并向所述锅炉输出控制信号,使所述单室控制器所需的所述回水控制温度能够保持在最高的回水控制温度;和阀门致动单元,该阀门致动单元根据所述阀控制器的控制信号来开启或者关闭该阀门。
Description
技术领域
本发明涉及一种各房间的室温控制系统中的适应于供热环境的控制各房间室温的装置及其方法,尤指一种适应于供热环境的控制各房间室温的装置,该装置通过反映供热环境的变化以及由先前供热所获取的数据的变化到控制中,使温度控制系统通过自身能够与供热环境(热源的发热量、负载的大小、设定温度与室温之间的温差)相适应,并且通过整合个体房间的需求来控制热源(锅炉)的发热量维持在最低需求水平,从而减少不必要的能源消耗。
背景技术
通常,供热装置(是一种)为供热系统等提供温水的装置,其燃烧例如气体那样的燃料,利用燃烧所产生的燃烧热加热供热水,使供热水在屋内地板等处设置的供热管道中循环流动,以加热房间内部,或者用供热水供给热水。
采用这种加热装置使室内温度维持在用户期望的设定温度的控制方法,分为:通过测量内部温度开启/关闭供热装置的方法,通过测量供热管道内的水温开启/关闭供热装置的方法,以及按照用户的设定而持续运行一段时间并按照预先的设定停止运行一段时间的方法。
在上述方法中,当测量内部温度时控制供热温度的方法,是通过比较用户所设定的温度与由连接在内部控制器上的温度传感器所测出的内部温度开启/关闭加热装置,该方法的控制过程如图1所示。
图1是示出了根据所述技术中供热装置的控制方法的内部温度的变化过程的示意图。
首先,用户利用设置在室内的内部温度控制器设定期望的内部温度,其中设定的内部温度为T_set,停止供热温度T_off与开始供热温度T_on设定为在高于和低于用户设定的室内温度T_set的预定范围内。
停止供热温度T_off与开始供热温度T_on均是预先输入到室内温度控制器的温度值,例如,当用户设定所期望的内部温度为25℃时,停止供热温度T_off可设定为26℃,开始加热温度T_off可设定为24℃,即可获得一高于和低于该设定温度1℃的范围。
供热系统运行时,内部温度升高,其中该内部温度由连接在室温控制器上的温度传感器检测。当该温度传感器所检测的内部温度达到设为26℃的停止加热温度T_off时,用户认为期望的温度已经达到,并停止供热装置。
在此情况下,虽然通过供热装置的停止,埋在地板内供热管道的热传递也停止,但由于储存在地板中的热量会继续传递到室内空气中,因而内部温度在升高并超过设为26℃的停止供热温度T_off后(例如室内温度升高到27℃)才会下降。如上所述,当内部温度升高并超过停止供热温度T_off时,称之为“过冲”。
由于供热装置停止工作,内部温度下降,当该内部温度达到设为24℃的开始供热温度T_on时,供热装置又会被启动。
在此情况下,虽然因供热装置停止工作内部温度下降,当该内部温度下降至低于所设定的开始供热温度T_on时(例如室内温度下降到23℃),内部温度会再次升高。当室内温度下降至低于所设定的开始加热温度T_on时,称之为“下冲”。
存在的问题在于,当出现如上所述的“过冲”与“下冲”时,用户设定为25℃的室内温度,其上下变化范围便会增大至23℃~27℃,这样很难提供出令人满意的环境。
也就是说,由于所述技术中的内部温度控制方法均是在未考虑供热环境变化的情况下执行控制,因此内部温度自设定温度升高/降低的范围大,并且即使是反复地控制,用户感觉到的温度变化依旧相同,并不能解决所述问题。更进一步而言,由于所述技术中的单室控制系统仅仅是通过开启/关闭阀门来控制内部温度,而不是控制热源的发热量,因此存在温度差异大、及相应地能源被不必要的消耗的问题。
发明内容
本发明的设计是为了克服以上问题,其目的在于提供一种适应于供热环境的控制各房间室温的装置,该装置利用阀控制器,通过将单室控制器设定的内部温度转变为所需要的发热量,并且通过整合内部温度,来控制锅炉提供所需的发热量。其中,单室控制器通过比较来自阀控制器的锅炉提供的发热量与各个房间的发热量,然后确定供热环境的变化,以此控制阀门的开启/关闭,以使其自身能够与供热环境相适应,还提供一种适应于供热环境的控制各房间室温的方法。
为了实现本发明的上述目的,一种适应于供热环境的控制各房间室温的装置,其包括:锅炉,其用于产生热,与供暖水进行换热,然后循环供热水经过每个热负载;一根或者多根供热管道,其被设置于供热位置;供热控制阀,其为该供热管道而提供,用于控制供热水在供热管道内循环或者停止流动;单室控制器,其能够为每一房间设置内部温度,并将设定的内部温度转变为回水控制温度,再输出该回水控制温度;阀控制器,其通过整合一个或者多个单室控制器传送的回水控制温度,来控制锅炉的发热量,并向锅炉输出控制信号,使单室控制器所需的回水控制温度能够保持在最高的回水控制温度;和阀门致动单元,该阀门致动单元根据阀控制器的控制信号来开启或者关闭阀门。
进一步地,为了实现本发明的上述目的,一种适应于供热环境的控制各房间室温度的方法,其包括:
通过单室控制器将用户设定的内部温度转变为各房间的回水控制温度后,输出各房间的回水控制温度;控制锅炉的发热量,以使阀控制器所获取的各房间的回水控制温度能够保持在最高控制温度;以控制校准常数乘一个数值,该数值由锅炉的回水控制温度减去所要控制房间的回水控制温度的差值、通过将设定的内部温度减去上述数值确定出用于室内温度控制的目标值;目前的内部温度低于单室控制器所预先设定的阀开启温度时,开启供热控制阀进行供热,直到目前的内部温度高于预先设定的阀关闭的温度;检测以下这两种情况下温度之间的差值,即在供热过程中,当每个房间的室内温度都高于阀开启温度时,以及在停止供热过程中的温度,每个房间的室内温度均低于阀关闭温度时的温度;目前的内部温度低于预先设定的阀开启温度时,在再次加热之前,以用于控制的更新目标值来控制供热阀的开启/关闭,该更新目标值是通过反映先前控制循环的回水控制温度差而得到的。
锅炉的回水控制温度,其设置为高于处在加热过程中的各个房间的回水控制温度中的最高回水控制温度。
本发明的优势在于能够获得更有效的控制,这是由于通过降低反复出现的温度差,采用其自身能够与供热环境相适应的供热系统控制方法,以及通过降低不必要的能量浪费以节省能源,使对热源不进行控制的单室控制系统其相互之间能够进行对比。
附图说明
图1是示出了根据所述技术中加热装置的控制方法的室内温度的变化过程的示意图。
图2是示出了根据本发明的结构的示意图。
图3是示出了根据所示为本发明的适应于供暖供热环境的控制各房间的室内温度的控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明的优选实施例的结构和操作将结合附图进行详细描述。
图2是示出了根据本发明的结构的示意图。
图2中,锅炉10通过在燃烧室内燃烧气体或者油类以产生燃烧热,与安装在锅炉内的换热器中的供热水进行换热,将供热水经由输出管60供给到供热管道单元20:20a,20b,20c~20n,从而为每个房间供热;供热水流经采暖水回流管70后温度降低;通过与燃烧热的交换,再次将供热水加热至较高的温度;然后将供热水供给到供热管道单元20,如此反复循环。
如气体或者油类等燃料,将其在锅炉10内燃烧时,例如利用比例控制阀(图未示出),产生燃烧内燃机。由此,通过调节比例控制阀的开启度,调节供应到燃烧室的燃料量,从而能够对锅炉10内产生的发热量进行调节。
每个房间的供热管道单元20可以由一根或者多根供热管道组成。
加热控制阀V1~Vn设置在供热管道的一侧,用于开启/关闭供热管道,以循环或停止供热水流动。加热控制阀V1~Vn在由阀控制器30控制的阀门致动单元40控制下开启/关闭。
单室控制器50:50a,50b,50c~50n中的每一个都具有使用户能够为各个房间设定期望的内部温度的功能,并且每一个单室控制器都设置有内部温度检测单元(图未示出),通过检测内部的温度,使内部温度控制在期望的水平。每个房间都设有一个单室控制器50,但并不以此为限,对于面积较大的房间,可以设置多个单室控制器50。进一步地,如果需要,一个单室控制器50也可以用于控制多个房间。
在利用阀门致动单元40控制加热控制阀V1~Vn的开启/关闭时,阀控制器30通过整合自单室控制器50传送过来的热量信息,来控制锅炉10的发热量。
当内部温度被用户设定时,单室控制器50将该设定的室内温度转变为锅炉的回水控制温度,并将其传送给阀控制器30,阀控制器30通过整合单室控制器所需的各房间的回水控制温度,相应地控制控制锅炉10的发热量,其中,对于锅炉10的发热量的控制,应使其能够将各房间的回水控制温度保持在单室控制器50所设定的最高温度。
当锅炉10处于运转状态、并且实际的锅炉的回水控制温度高于每个房间所需的回水控制温度时,通过反映出上述信息,加热控制阀关闭,因此能够防止前述的“过冲”情况出现。
通过控制锅炉10所产生的发热量,使其始终为用于维持用户所设定的每个房间的回水控制温度而所需的热量,从而能够避免不必要的燃料浪费。
图3所示为是示出了根据本发明适应于供暖供热环境的控制各房间的室内温度控制的方法的流程图。
首先,当用户利用单室控制器50为每个房间设定期望的内部温度时,为了使内部温度能够保持在设定的温度,单室控制器50计算出每个房间的回水控制温度,并将计算结果传送到阀控制器30。
阀控制器30整合单室控制器50传送过来的每个房间的回水控制温度,然后控制供热控制阀V1~Vn开启/关闭,同时控制锅炉10以使每个房间的回水控制温度保持在最高温度(S2)。
为了控制内部温度以能够保持在用户所设定的每个房间的内部温度,单室控制器50的目标值如下计算:
T(n)=设定的内部温度-KsΔt
其中,T(n)为根据用户设定的内部温度用于控制的新的目标值,K为控制校准常数,Δt为锅炉的回水控制温度-所要控制房间的回水控制温度。
单室控制器50控制供热控制阀V1~Vn的开启/关闭,使得按照上述方法计算出的用于控制的目标值T(n)得以维持。
单室控制器50确定目前的内部温度是否低于阀开启温度Temp_ON(S3),若目前的内部温度低于阀开启温度Temp_ON(S4),然后打开相应房间的供热控制阀,开始供热。
随后,确定目前的内部温度是否高于阀关闭温度Temp_OFF(S5),若目前的内部温度高于阀开启温度Temp_OFF,相应房间的加热控制阀就会关闭,停止加热(S6)。
在完成以上所述的由开始供热至停止供热的一个循环后,开始供热时“过冲”高于所设定的温度,“下冲”低于所设定的温度;也就是说,计算出与所设定的温度的差值(S7),确定目前的内部温度是否低于阀开启温度Temp_ON(S8),若目前的内部温度低于阀开启温度Temp_ON时,通过反映温度差,更新锅炉的用于控制的目标值(S9)。
即,用于控制的更新目标值如下计算:
T(n)=T(n-1))+校正值
其中T(n-1)为先前循环用于控制的目标值。
同时,在步骤S3中,在单室控制器50中执行确定目前的内部温度是否低于阀开启温度Temp_ON之后(S3),若目前的内部温度高于阀开启温度Temp_ON,还要确定目前的内部温度是否高于阀关闭温度Temp_OFF(S10)。
若确定目前的内部温度不高于阀关闭温度Temp_OFF,供热水就会继续向相应的房间供给,直到确定目前的内部温度高于阀关闭温度Temp_OFF。之后,由于目前的内部温度高于阀关闭温度Temp_OFF,通过关闭供热控制阀,供热停止(S11),过程又回到步骤S3,确定目前的内部温度是否低于阀开启温度Temp_ON。
当用户设定的温度改变时,优选是改变以上所述的用于控制的目标值,根据第一目标值完成控制之后,考虑到上述过程中得到的“过冲”、“下冲”以及锅炉的回水控制温度的差值发生改变,用于控制的第二目标值被更新。
进一步地,在单室控制器所需的发热量与控制锅炉的发热量的基础上,通过改变锅炉的回水控制温度,能够控制锅炉适于给房间加热的发热量。
以上所述,当本发明应用于单独房间的室温控制系统时,本发明不仅能够使温度控制系统自身能够与供热环境适应,而且还能避免能量浪费。
Claims (3)
1.一种适应于供热环境的控制各房间室温的装置,其包括:
锅炉,其用于产生燃烧热,与供热水进行换热,然后循环供热水经过每个热负载;
一根或者多根供热管道,其被设置于供热位置;
供热控制阀,其为该供热管道而提供,用于控制供热水在所述供热管道内循环或者停止流动;
单室控制器,其能够为每个房间设置内部温度,并将所设置的内部温度转变为回水控制温度,再输出该回水控制温度;
阀控制器,其通过整合一个或者多个所述单室控制器传送的所述回水控制温度,来控制所述锅炉的发热量,并向所述锅炉输出控制信号,使所述单室控制器所需的所述回水控制温度能够保持在最高的回水控制温度;和
阀门致动单元,该阀门致动单元根据所述阀控制器的控制信号来开启或者关闭该阀门。
2.一种适应于供热环境的控制各房间室温的方法,其包括:
通过单室控制器将用户设定的内部温度转变为每个房间的回水控制温度后,输出每个房间的回水控制温度;
控制锅炉的发热量,以使阀控制器所获取的每个房间的回水控制温度能够保持在最高控制温度;
以控制校准常数乘一个数值,该数值由锅炉的回水控制温度减去所要控制房间的回水控制温度的差值,然后通过将设定的内部温度减去上述数值确定出用于内部温度控制的目标值;
当目前的内部温度低于单室控制器所预先设定的阀开启温度时,开启供热控制阀进行供热,直到目前的内部温度高于预先设定的阀关闭的温度;
检测以下这两种情况下温度之间的差值,即在供热过程中,当每个房间的室内温度都高于阀开启温度时的温度,以及在停止供热过程中,每个房间的室内温度均低于阀关闭温度时的温度;和
当目前的内部温度变得低于预先设定的阀开启温度时,在再次加热之前,以用于控制的更新目标值来控制供热阀的开启/关闭,该更新目标值是通过反映先前控制循环的回水控制温度差而得到的。
3.如权利要求2所述的适应于供热环境的控制各房间室温的方法,其中锅炉的回水控制温度,其设置为供热过程中的各个房间的回水控制温度中的最高回水控制温度。
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