CN104024744A - 控制装配到加热系统上的变量输送泵的方法 - Google Patents

控制装配到加热系统上的变量输送泵的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于控制装配到加热系统(1)上的变量输送泵(2)的方法，包括：连接到两个流体回路(4,5)上的热交换器(3)，所述变量输送泵(2)使得有可能改变热交换器(3)内的第一流体的流速；初级回路(4)上的回流环路(6)，其允许到达热交换器(3)的输入端(7)的第一流体与来自于交换器(3)的输出端(8)的第一流体的一部分混合；测量来自于次级回路(5)的第二流体的温度T1的第一温度传感器S1；测量来自于初级回路(4)的第一流体的温度T3的第二温度传感器S3；电性地连接到所述第一温度传感器S1和所述第二温度传感器S3上的控制单元(9)，所述传感器(S1,S3)生成随温度T1和T3变化的电信号，且构成控制单元(9)的输入电信号。

Description

控制装配到加热系统上的变量输送泵的方法
技术领域
本发明涉及特别用于产生家用热水或对建筑物、公寓楼或修建成彼此紧邻的多个住宅单位加热的加热系统领域。
本发明更具体地针对一种控制装配在初级回路上的变量(variable)输送泵的方法，第一流体在初级回路中流动，从而允许次级回路中的第二流体通过热交换器加热。因此，初级回路包括热源，其用于向第一流体供应经由热交换器传送至第二流体的卡路里。
背景技术
加热系统大体上是已知的，其中变量输送泵由控制单元随从热交换器输出的第二流体的温度变化来控制。
当该温度较低时，控制单元然后生成指令来泵送，以增加其输送，从而允许增大热交换器内在第一流体与第二流体之间的卡路里传递。
然而，控制变量输送泵的所述方法可生成浪涌效应(surge effect)，即，泵反复地被触动且然后停止，生成了较高的能量消耗，以及可能的泵的过早磨损。
同样，由于初级回路中流动的第一流体的温度必须不断地升高来满足热交换器中的瞬时能量需求，故此方法在初级回路中生成了显著的能量损失。
因此，本发明的目的在于通过考虑相应的热交换器输出端处的第一流体和第二流体两者的温度来调整变量输送泵的控制。
另一个目的在于减少由初级回路生成的能量损失。
另一个目的在于减少交换器的阻塞。
最后，另一个目的在于不论加热系统投入什么实际使用都产生最大的泵输送自动调整。
发明内容
因此，本发明涉及一种控制装配到加热系统上的变量输送泵的方法，包括：
连接到两个流体回路上的热交换器，且其中来自于初级回路的第一流体将热能传送至来自于次级回路的第二流体，所述变量输送泵使得有可能改变热交换器内的第一流体的流速；
初级回路上的回流环路，允许到达热交换器输入端的第一流体与来自于热交换器输出端的第一流体的一部分混合；
设在热交换器输出端处且测量来自于次级回路的第二流体的温度T1的第一温度传感器S1；
设在热交换器输出端处且测量来自于初级回路的第一流体的温度T3的第二温度传感器S3；
电性地连接到所述第一温度传感器S1和第二温度传感器S3上的控制单元，所述传感器生成随温度T1和T3变化的电信号，且构成控制单元输入电信号，所述控制单元能够在输出端处生成用于控制变量输送泵的指令；
其特征在于，变量输送泵控制指令通过分别关于阈值Tth1和Tth3比较各个温度T1和T3来生成，且在于：
当所述温度T1和T3同时分别低于阈值Tth1和Tth3时，则控制指令信号的额定电压升高以便逐步增加泵输送，以及；
当所述温度T1和T3同时分别高于阈值Tth1和Tth3时，则控制指令信号的额定电压降低以便减少泵输送。
换言之，第一流体和第二流体的温度T1和T3在热交换器的输出端处测得，且温度传感器S1和S3将电信号传送至控制单元。然后，这些温度T1和T3与阈值Tth1和Tth3相比较，以便生成泵控制指令。
当存在对初级回路和次级回路两者上的热能的需要时，且因此在温度T1和T3同时低于阈值Tth1和Tth3时，泵控制指令的额定电压然后增大，从而逐步增加泵输送。
相反，如果温度T1和T3同时高于阈值Tth1和Tth3时，这意味着不需要热交换器中的卡路里传送，且因此泵控制指令信号的额定电压降低以便减少泵输送。
有利的是，阈值Tth1可随次级回路上的使用者的热需求变化。
换句话说，热交换器输出端处的第二流体的温度T1的阈值确定为随第二流体构成的用途变化。实际上，如果问题是特别用于低温加热系统如地板加热等的家用热水或加热水，则Tth1的温度不是相同的。
实际上，加热系统可包括设在热交换器输入端处且测量来自于次级回路的第二流体的温度T2的第三温度传感器S2，且其中阈值Tth3随第二流体的温度T2变化。
因此，控制单元使用来自于定位在次级回路上的交换器输入端处的第三温度传感器S2的信号来生成控制指令。
此外，阈值温度Tth3不断随由温度传感器S2测得的温度T2变化来改变。
根据一个特定实施例，阈值可等于温度T2与随所述热交换器的性能变化的预定值Tperf之间的和。
换言之，为了确定阈值温度Tth3，第二流体的瞬时温度T2加到预定值Tperf上，其可随热传递的有效性从一个热交换器到另一个变化。
有利的是，预定值Tperf可在5℃至25℃之间，且更具体在10℃至20℃之间。
热交换器的性能越差，所述预定值Tperf就越高，且相反，热交换器的性能越好，预定值Tperf就越低。
实际上，泵控制指令信号的额定电压可在0到10伏特之间变化。
根据其它备选方案，泵控制指令信号还可利用电流来实现，电流的强度在4mA到20mA之间变化，或又对应于其电压为230伏特(3点)类型的信号。
根据一个特定实施例，泵控制指令信号的额定电压可随来自于第一温度传感器S1和第二温度传感器S3的两个信号中的至少一个的额定电压变化。
换句话说，控制单元可将由两个温度传感器S1、S3中的至少一个生成的信号直接地传送至泵。还可在将信号输送至泵之前将校正因数应用于该信号。
在所有情况下，泵控制指令信号的额定电压然后与来自于第一温度传感器S1和第二温度传感器S3的两个信号中的至少一个的额定电压成比例。
有利的是，来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压可与来自于第二温度传感器S3的信号的额定电压相比较，且泵控制指令信号的额定电压可随来自于第一温度传感器S1和第二温度传感器S3的两个信号中的最小额定电压变化而生成。
在此情况下，控制单元用于识别来自于第一温度传感器S1和第二温度传感器S3的信号之间的最低额定电压。该最低电压然后用于生成泵控制指令信号的额定电压。
根据第一实施例，控制单元能够控制设在热交换器输入端处的初级回路上的三通阀，该三通阀能够使到达热交换器输入端的第一流体与经由回流环路来自于热交换器输出端的第一流体的一部分相混合。
换句话说，第一流体经由回流环路的回流借助于三通阀调节。回流至热交换器输入端的第一流体的该部分的流速然后随由控制单元控制的三通阀的状态变化。
在此情况下，三通阀控制指令信号的额定电压可随来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压变化。
因此，控制单元能够直接地使用来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压来生成三通阀控制指令。
实际上，加热系统可包括设在热交换器输入端处且测量来自于初级回路的第一流体的温度T4的第四温度传感器S4，且三通阀控制指令信号的额定电压可随来自于第四温度传感器S4的信号的额定电压变化。
换言之，为了生成三通阀控制指令，还使用了设在初级回路上的热交换器输入端处的第四温度传感器S4的信号。
根据一个特定实施例，来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压可与来自于第四温度传感器S4的信号的额定电压相比较，且三通阀控制指令信号的额定电压然后可随来自于第一温度传感器S1和第四温度传感器S4的两个信号的最小额定电压变化而生成。
因此，控制单元能够比较来自于第一温度传感器S1和第四温度传感器S4的信号的额定电压，且然后直接地使用识别的最低电压来生成三通阀控制指令。
正如之前那样，可使用校正系数，且因此三通阀控制指令信号的电压保持与由温度传感器S1,S4供应的信号的最低电压成比例。
根据第二实施例，控制单元能够控制设在回流环路下游的初级回路上的二通阀，二通阀能够通过回流环路来沿热交换器输入端的方向定向来自于交换器输出端的第一流体。
然后，控制单元控制该二通阀的开启或闭合，以便改变回流环路中流动的流体量。
在该备选方案中，二通阀控制指令的额定电压可随来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压变化。
因此，控制单元直接地使用来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压来生成二通阀控制指令。
有利的是，加热系统可包括设在热交换器输入端处且测量来自于初级回路的第一流体的温度T4的第四温度传感器S4，且二通阀控制指令信号的额定电压可随来自于第四温度传感器S4的信号的额定电压变化。
换言之，为了生成二通阀控制指令，还使用了布置在初级回路上的热交换器输入端处的第四温度传感器S4的信号。
根据一个特定实施例，来自于第一温度传感器S1的信号的额定电压可与来自于第四温度传感器S4的信号的额定电压相比较，且二通阀控制指令信号的额定电压可随来自于第一温度传感器S1和第四温度传感器S4的两个信号的最小额定电压变化而生成。
因此，控制单元能够比较来自于第一温度传感器S1和第四温度传感器S4的信号的额定电压，且然后直接地使用最低额定电压来生成二通阀控制指令。
正如之前那样，可使用校正系数，且因此二通阀控制指令的电压与由温度传感器S1,S4供应的信号的最低电压成比例。
附图说明
可执行本发明的方式和所得的优点将从由附图支持的为了信息目的且非限制性地给出的以下实施例的详述中变得更清楚，在附图中：
图1图解示出了包括由根据本发明的方法控制的变量输送泵的加热系统的第一备选方案；
图2图解示出了包括由根据本发明的方法控制的变量输送泵的加热系统的第二备选方案。
具体实施方式
如已经提到的那样，本发明涉及一种控制装配到加热系统上的变量输送泵的方法。
如图1中所示的加热系统1包括热交换器3，其中第一流体将其卡路里传送至第二流体。第一流体在初级回路4内流动，且在输入端7处进入热交换器3，且然后再出现在输出端8处。同样，第二流体在次级回路5中流动，且在输入端17处进入热交换器3且在输出端18处再出现。
如图所示，初级回路4还包括回流泵6，其允许从热交换器出现的第一流体的一部分沿热交换器的输入端7的方向回流。然后，设在热交换器3的输入端7处的三通阀可用于调节在回流环路6中流动的第一流体的流速。
此外，变量输送泵2可用于控制热交换器3内的第一流体的流速。
此外，控制单元9可用于控制变量输送泵2和三通阀12。为此，控制单元9收集来自于定位在热交换器3的输入端和输出端处的温度传感器的信息。因此，所述加热系统1包括定位在次级回路上的热交换器输出端处的第一温度传感器S1。其还包括定位在初级回路4上的热交换器8处的第二温度传感器S3。
此外，所述加热系统1还可包括设在次级回路5上的热交换器输入端17处的第三温度传感器S2。同样，在本发明的另一个备选方案中，系统1可包括定位在初级回路4上的热交换器输入端7处的第四温度传感器S4。
如前文指定的那样，控制单元9确定主要随来自于温度传感器S1和S3的信号变化的应用于变量输送泵2的控制指令。当所述温度低于阈值Tth1和Tth3时，用于控制泵的指令信号的额定电压增大，以便逐步增加泵输送。
相反，当升高的温度T1和T3同时高于阈值Tth1和Tth3时，控制单元9降低用于控制变量输送泵2的指令信号的额定电压以便减少泵输送。
有利的是，泵控制指令信号的额定电压可直接地通过比较来自于第一传感器S1和第二传感器S2的信号和通过使用具有最低额定电压的一个来生成。
同样，用于控制三通阀12的指令信号的额定电压可直接地通过比较来自于第一温度传感器S1和第四温度传感器S4的信号和通过使用具有最低额定电压的一个来直接地生成。
如图2中所示，且根据另一个备选方案，加热系统11可包括二通阀13，其允许替换图1中之前示出的三通阀。实际上，所述二通阀13还用于调节回流环路6中流动的第一流体的流速。
从所述上文已经清楚的是，根据本发明控制变量输送泵的方法具有大量优点，且具体而言：
其意味着避免了泵中的浪涌效应；
其确保了与第二流体的最佳瞬时热交换；
其意味着减少了由初级电路生成的能量损失；
其意味着可通过降低进入交换器中的第一流体的温度来减小阻塞效果；
其意味着第一流体的最大流速可自动地且自适应地自动调整，而不需要人工介入或任何附加的调整。

Claims (16)

1. 一种用于控制装配到加热系统(1,11)上的变量输送泵(2)的方法，包括：
连接到两个流体回路(4,14)和(5)上的热交换器(3)，且其中来自于初级回路(4,14)的第一流体将热能传送至来自于次级回路(5)的第二流体，所述变量输送泵(2)使得有可能改变所述热交换器(3)内的所述第一流体的流速；
在所述初级回路(4,14)上的回流环路(6)，其允许到达所述热交换器(3)的输入端(7)的所述第一流体与来自于所述热交换器(3)的输出端(8)的所述第一流体的一部分混合；
设在所述热交换器(3)的输出端(18)处且测量来自于所述次级回路(5)的第二流体的温度T1的第一温度传感器S1；
布置在所述热交换器(3)的输出端(8)处且测量来自于初级回路(4,14)的所述第一流体的温度T3的第二温度传感器S3；
电性地连接到所述第一温度传感器S1和所述第二温度传感器S3上的控制单元(9)，所述传感器S1、S3生成随所述温度T1和T3变化的电信号，且构成所述控制单元(9)的输入电信号，所述控制单元(9)能够在输出端处生成用于控制所述变量输送泵(2)的指令；
其特征在于，用于控制所述变量输送泵(2)的指令通过分别关于阈值Tth1和Tth3比较各个温度T1和T3来生成，且在于：
当所述温度T1和T3同时分别低于所述阈值Tth1和Tth3时，则所述控制指令信号的额定电压升高以便逐步增加所述泵(2)的输送，以及；
当所述温度T1和T3同时分别高于所述阈值Tth1和Tth3时，则所述控制指令信号的额定电压降低以便减少所述泵(2)的输送。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值Tth1随所述次级电路(5)上的使用者的热需要变化。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热系统包括设在所述热交换器(3)的输入端(17)处且测量来自于所述次级回路(5)的第二流体的温度T2的第三温度传感器S2，且其中，所述阈值Tth3随所述第二流体的温度T2变化。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阈值Tth3等于所述温度T2与取决于所述热交换器(3)的性能的预定值Tperf之间的和。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定值Tperf在5℃至25℃之间，且更具体地在10℃至20℃之间。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于控制所述泵(2)的指令信号的额定电压在0到10伏特之间变化。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于控制所述泵(2)的指令信号的额定电压随来自于所述第一温度传感器S1和所述第二温度传感器S3的两个信号中的至少一个的额定电压变化。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，来自于所述第一温度传感器S1的信号的额定电压与来自于所述第二温度传感器S3的所述信号的额定电压相比较，且其中，用于控制所述泵(2)的指令信号的额定电压随来自于所述第一温度传感器S1和所述第二温度传感器S3的两个信号的最小额定电压变化而生成。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元(9)控制设在所述交换器(3)的输入端(7)处的初级回路(4)上的三通阀(12)，所述三通阀(12)能够使到达所述热交换器(3)的输入端(7)的第一流体与通过所述回流环路(6)来自于所述交换器(3)的输出端(8)的所述第一流体的一部分相混合。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，用于控制所述三通阀(12)的指令信号的额定电压随来自于所述第一温度传感器S1的信号的额定电压变化。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述加热系统(1)包括设在所述热交换器(3)的输入端(7)处且测量来自于所述初级回路(4)的所述第一流体的温度(T4)的第四温度传感器S4，且其中，用于控制所述三通阀(12)的指令信号的额定电压随来自于所述第四温度传感器S4的信号的额定电压变化。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，来自于所述第一温度传感器S1的信号的额定电压与来自于所述第四温度传感器S4的信号的额定电压相比较，且其中，用于控制所述三通阀(12)的指令信号的额定电压随来自于所述第一温度传感器S1和所述第四温度传感器S4的两个信号的最小额定电压变化而生成。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制单元(9)控制设在所述回流环路(6)下游的所述初级回路(14)上的二通阀(13)，所述二通阀(13)能够使来自于所述交换器(3)的输出端(8)的第一流体通过所述回流环路(6)沿所述热交换器(3)的输入端(7)的方向定向。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，用于控制所述二通阀(13)的指令信号的额定电压随来自于所述第一温度传感器S1的信号的额定电压变化。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述加热系统(11)包括设在所述热交换器(3)的输入端(7)处且测量来自于所述初级回路(14)的所述第一流体的温度(T4)的第四温度传感器S4，且其中，用于控制所述二通阀(13)的指令信号的额定电压随来自于所述第四温度传感器S4的信号的额定电压变化。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，来自于所述第一温度传感器S1的信号的额定电压与来自于所述第四温度传感器S4的信号的额定电压相比较，且其中，用于控制所述二通阀(13)的指令信号的额定电压随来自于所述第一温度传感器S1和所述第四温度传感器S4的两个信号的最小额定电压变化而生成。
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