CN104105925B - 用于调节在一个空间或一组多个空间中的空间温度的方法以及用于执行该方法的装置 - Google Patents

用于调节在一个空间或一组多个空间中的空间温度的方法以及用于执行该方法的装置 Download PDF

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Abstract

在用于调节一个或多个空间(Ri)中的空间温度(tRa)的方法中，在一个空间或多个空间(Ri)中的空间温度(tRa)根据确定的当前空间温度通过调节流过热交换器(27)的载热流体的质量流(m')来调节。由此可取消在空间中的温度传感器，即，为了确定当前空间温度，相应测量通过热交换器(27)的载热流体的质量流(m')以及在热交换器(27)的输入部处存在的始流温度(tv)和在热交换器(27)的输出部处存在的回流温度(tR)，且针对用于质量流、始流温度和回流温度的确定的值将相关联的温度作为当前空间温度输出，且用于调节。

Description

用于调节在一个空间或一组多个空间中的空间温度的方法以 及用于执行该方法的装置
技术领域
本发明涉及加热和空调技术的领域。本发明涉及用于调节在一个空间或一组多个空间中的温度的方法。此外，本发明涉及用于执行该方法的装置。
背景技术
通常在现有技术中已知用于调节在一个或多个空间中的空间温度的调节装置，在其中，布置在相应的空间中的温度传感器记录在该空间中的温度，并且将该值传输到调节器处，如果测得的空间温度值与预设的理论值不一致，那么调节器改变馈送到该空间中的热流。
在图1中描述了组合式加热/冷却设备的针对表面式加热器/冷却器(Flächenheizung/-kühlung)的特别的区域设计的、常规的液压的调节示意图。在图1中示出的表面式加热器/冷却器设计成用于多个空间R1,…Ri的加热/冷却，在其中相应将呈蛇管的形式的热交换器(Wärmeüberträger)16铺设在地板、墙壁或天花板中。在每个空间中还安装有记录相应的空间温度的空间温度传感器/调温器17。附加地，可将单独的温度传感器与中央调节器11相连接以用于调节的匹配。热交换器16联接到共同的始流分配器15和回流收集器14处。泵19将载热液体(流体)泵送到一组分配器中。例如，始流分配器15的始流可选地由热发生器12或冷发生器13来提供。热发生器或冷发生器是否激活，取决于两个转换装置21和22的设定，其可选地连接热发生器12或冷发生器13与收集器或分配器14、15。
通过由马达M驱动的三通阀20可使流体以可调节的量从回流混合到始流中，以便改变或调节始流温度。始流温度由始流温度传感器18记录并且传输到中央调节器11处。外部温度传感器23与中央调节器11相连接，该外部温度传感器23确保可根据相应存在的外部温度调节始流温度。
在空间R1,…Ri中的空间温度通过空间温度调节器17来调节，其作用于相关联的调节阀V1,…Vi，调节阀调节通过相应的热交换器16的流体的质量流(Massendurchfluss)。
这种类型的加热器/冷却器和其调节的缺点是：调节结果一方面显著依赖于空间温度传感器的正确的安置，由此明显限制了空间设计的自由。另一方面，热交换器的存储效果尤其在使用空间调温器的情况下在需求和供给之间导致偏差，其导致温度波动和能量使用的提高。
在文献EP 0 282 886 A2中已经提出一种用于控制用来传递热能的设备的始流温度的方法，其考虑到例如储存在墙体中的热量以及内部负载对一组空间的能量需求的控制的副作用(Nebeneinfluss)。这由此达到，即，测量在工作介质回路中消耗的能量流，且然后借助于设备特有的三维的特性曲线组(Kennlinienblock，其维度通过设备的工作介质的始流温度和回流温度以及循环流量(Umwälzmengenstrom)来确定)确定在工作介质回路中的始流温度。始流温度的调节在此通过三通阀以类似于图1中所示的方式来进行。这种类型的调节在空间组/消耗器组中引起始流温度匹配于平均的需求。在此，在未进行单独空间调节的情况下不可排除单独的空间/消耗器的过度供给，或者可出现单独的空间/消耗器的供给不足。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种方法，其避免已知的方法的缺点并且特征在于在同时稳定的调节特性和柔性的使用的情况下的简单的可实现性；以及提供一种用于执行该方法的装置。
该目的和另一目的通过本发明实施例的特征来解决。
本发明以用于调节在一个空间或一组多个空间中的空间温度的方法为出发点，在该方法中，在一个空间或一组多个空间中的空间温度根据确定的当前空间温度通过调节流过热交换器或消耗器的载热流体(Wärmeträgerfluid)的质量流来调节。其特征在于：为了确定当前空间温度，相应测量通过热交换器的载热流体的质量流以及在热交换器的输入部处存在的始流温度和在热交换器的输出部处存在的回流温度，且针对用于质量流、始流温度和回流温度的确定的值将相关联的温度作为当前空间温度输出，且用于调节。
根据本发明的方法的一种设计方案的特征在于：根据公式进行当前空间温度的输出，其中，tv,j表示在时间点Tj的始流温度，而tR,j表示在时间点Tj的回流温度，且m'j表示在时间点Tj的质量流，而tcorr(T)是与时间相关的修正项，其考虑到相应的热交换器或消耗器的热存储能力。
尤其根据公式
进行当前空间温度的输出，
其中，ti,0表示设计空间温度，tv,0表示设计始流温度，tR,0表示设计回流温度，而m'0表示设计质量流。与时间相关的修正项tcorr(T)取决于系统特性(热交换器、存储物(Speichermasse))来确定。
根据本发明的方法的另一设计方案的特征在于：始流温度在调节空间温度时在所有的热交换器组或消耗器组中是一致的。
根据本发明的方法的又一设计方案的特征在于：借助于相关联的调节阀改变通过热交换器的载热流体的质量流。
根据本发明的方法的另一设计方案的特征在于：热交换器是表面式加热器/冷却器的部件。
根据本发明的装置包括：与待调节的空间处于有效连接中的热交换器，其利用输入部联接到始流管路处，且利用输出部联接到回流管路处；调节阀，其控制通过热交换器的质量流；始流温度传感器，其记录在始流管路中的始流温度；回流温度传感器，其记录在回流管路中的回流温度；以及流量传感器，其记录通过热交换器的质量流。该装置的特征在于：控制单元设置有至少三个输入部和一个输出部，其输入部与始流温度传感器、回流温度传感器和流量传感器相连接，且其输出部与调节阀处于有效连接中。
根据本发明的装置的一种设计方案的特征在于：控制单元包括关联件和调节件，其中，关联件设计成用于关联空间温度与在输入部处确定的、用于质量流、始流温度和回流温度的值，且调节件设计成用于根据相关联的空间温度与预定的理论值的偏差操纵调节阀。
另一设计方案的特征在于：流量传感器和调节阀布置在回流管路中。
又一设计方案的特征在于：热交换器是表面式加热器/冷却器的部件。
附图说明
接下来应借助实施例结合附图进一步阐述本发明。其中：
图1显示了基于表面式加热器/冷却器的传统的加热/冷却设备的液压的调节示意图；
图2根据本发明的实施例显示了带有表面式加热器/冷却器的空间的单独调节部的示意图；以及
图3显示了在地板加热器的区域中的在热学技术方面的情况，该地板加热器例如基于本发明。
具体实施方式
用于一个或一组表面式加热/冷却系统(下面称成消耗器)的方法和装置尤其涉及用于利用用来调整通过消耗器的流量或能量的机动的调节阀进行单独空间温度调节的方法，以便在负载变化时(例如，在由人改变内部负载时)(干扰突变)保持空间温度恒定或以便在用户干预(理论值改变)的情况下调整空间温度。
该方法的特征在于：调节基于在考虑到热力学的关系的情况下借助程序代码探测和评估供给和引开的能量(通过消耗器的流量、消耗器的始流温度和回流温度)，并且因此不需要直接的空间温度测量。
在图2中示出的用于与消耗器明确关联的单独的空间Ri的单独空间温度调节的单独空间温度调节装置24包括以下举出的装置：
－ 始流温度传感器29，其用于探测一个消耗器或一组消耗器的始流温度(tv)，该消耗器(消耗器组)布置在始流管路25处；
－ 回流温度传感器30，其用于在表面式加热器/冷却器27的情况下探测明确与空间Ri相关联的消耗器的回流温度(tR)；
－ 流量传感器28，其用于探测一个消耗器或一组消耗器的质量流(m')；在一组消耗器的情况下，调节部包括用于将测得的总质量流分配(自动的动态平衡，其例如是在2011年06月30日提交的中国专利申请Nr. 01102/11的对象)到单独的消耗器上的程序代码，该消耗器相应明确与空间Ri相关联；
－ 调节阀Vi，其中，进行连续地操控以用于在表面式加热器/冷却器27的情况下限制和调节通过消耗器的质量流(m')，该消耗器明确地与空间Ri相关联；
－ (可选的)操作设备(理论值给定器32)，其用于理论值移位(Sollwertschiebung)(匹配于暂时的不适宜性)，可选地带有用于一个或一组空间的集成的空间温度测量部；此外，匹配于暂时的不适宜性(理论值移位)可通过软件界面/网页视图来实现；以及
－ 控制单元31(呈程序代码的形式)，其用于在包含与消耗器(27)明确关联的空间Ri的热的特性的情况下进行单独空间温度调节，该控制单元包括关联件31a和调节件31b。
在图3中示意性地描述了在表面式加热器/冷却器27的区域中的相关的在热学技术方面的情况：在似乎静态的运行的情况下，热流Qh(T)(其由空间Ri来接收或吸收且为空间温度tRa和地板温度tFb的函数)相应于热流QF(T)，其由流过地板加热器27的流体发出或交付到消耗器处。在这种情况下，系统处于热平衡中，在其中，取决于通过消耗器导引的热流在流体温度tF(在消耗器的始流温度tv和回流温度tR之间的平均温度)和空间温度tRa之间存在明确的关联。这种关联在图3中示意性地进行了描述，并且在考虑到热力学的关联的情况下同样适用于不稳定的状态。
用于空间温度调节的程序代码(控制单元31)通过配置或者通过集成在程序代码中的、用来将用于自动配置的调节参数自动匹配于系统的方法来考虑系统的热力学特性。因此，在调节的程序代码中存储有在空间温度tRA(T)的时间上的变化和流体温度tF(T)的时间上的特性和在干扰突变和理论值变化的情况下由流体接收或吸收的热量QF(T)之间的关联，其用于单独空间温度调节。
因为热量不可直接发出，而是必须通过消耗器导引，相关的存储物(其在图3的示例中至少包括基层33和覆盖层34)在系统的不稳定的过程中导致时间上的延迟。始流温度tv在此类调节方式中保持不受影响，从而调节可被称为回流温度调节。
在控制单元31的关联件31a中根据以下公式(1)为在确定的时间点Tj升高的用于始流温度(tv,j)、回流温度(tR,j)和质量流(m'j)的测量值关联在空间Ri中的当前的空间温度ti,j：
(1)
带有参数：
ti,j 当前空间温度[0C]
ti,0 设计空间温度[0C]
tv,j 当前始流温度(组)[0C]
tR,j 当前回流温度(支线)[0C]
tV,0 设计始流温度[0C]
tR,0 设计回流温度[0C]
m'j 当前质量流(支线)[kg/s]
m'0 设计质量流(支线)[kg/s]
在此，在公式(1)中的取决于时间的修正项tcorr(T)包含在负载或理论值突然变化时表面式加热器/冷却器的由热的存储物确定的延迟特性。
通过用于回流/空间温度调节的所说明的方法还可在没有用于空间温度传感器的合适的安装位置的情况下精确地保证单独空间温度调节。通过该调节方法可在没有附加花费的情况下实现使用用于系统的整体优化的每个消耗器的当前能量需求且通过网络交换或存储用于其他应用的(能量)数据。
参考标号列表
10 地板加热器/冷却器
11 中央调节器
12 热发生器
13 冷发生器
14 回流收集器
15 始流收集器
16 热交换器(蛇管)
17 空间温度传感器/调温器
18 始流温度传感器
19 泵
20 三通阀
21,22 转换装置
23 外部温度传感器
24 单独空间温度调节装置
25 始流管路
26 回流管路
27 表面式加热器/冷却器(例如地板加热器)或热交换器
28 流量传感器
29 始流温度传感器
30 回流温度传感器
31 控制单元(程序代码)
31a 关联件
31b 调节件
32 理论值给定器
33 基层
34 覆盖层
M 马达
m' 质量流
QF 流体热流
Qh 空间热流
R1,Ri 空间
tRa,ti 空间温度
tF 流体温度
tFb 地板温度
tV 始流温度
tR 回流温度
T 时间
V1,Vi 调节阀。

Claims (9)

1.一种用于调节在一个空间或一组多个空间(R1,Ri)中的空间温度(tRa)的方法，在该方法中，在一个空间或一组多个空间(R1,Ri)中的空间温度(tRa)根据确定的当前空间温度(ti,j)通过调节流过热交换器或消耗器(27)的载热流体的质量流(m')来调节，其特征在于，为了确定当前空间温度(ti,j)，相应测量通过热交换器(27)的载热流体的质量流(m')以及在热交换器(27)的输入部处存在的始流温度(tv)和在热交换器(27)的输出部处存在的回流温度(tR)，且针对用于质量流(m')、始流温度(tv)和回流温度(tR)的确定的值将相关联的温度作为当前空间温度(ti,j)输出，且用于调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式进行当前空间温度(ti,j)的输出，其中，tv,j表示在时间点Tj的始流温度，而tR,j表示在时间点Tj的回流温度，且m'j表示在时间点Tj的质量流，而tcorr(T)是取决于时间的修正项，其考虑到相应的热交换器或消耗器(27)的热存储能力。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据公式进行当前空间温度(ti,j)的输出，其中，ti,0表示设计空间温度，tv,0表示设计始流温度，tR,0表示设计回流温度，且m'0表示设计质量流。
4.根据权利要求1－3中任一项所述的方法，其特征在于，始流温度(tv)在调节空间温度(ti)时在所有热交换器组或消耗器组中是一致的。
5.根据权利要求1－3中任一项所述的方法，其特征在于，借助于相关联的调节阀(Vi)改变通过热交换器(27)的载热流体的质量流(m')。
6.根据权利要求1－3中任一项所述的方法，其特征在于，热交换器是表面式加热器/冷却器(27)的部件。
7.一种用于执行根据权利要求1－6中任一项所述的方法的装置，包括：与待调节的空间(Ri)处于有效连接中的热交换器(27)，其利用输入部联接到始流管路(25)处，并且利用输出部联接到回流管路(26)处；调节阀(Vi)，其控制通过热交换器(27)的质量流(m')；始流温度传感器(29)，其记录在始流管路(25)中的始流温度(tV)；回流温度传感器(30)，其记录在回流管路(26)中的回流温度(tR)；以及流量传感器(28)，其记录通过热交换器(27)的质量流，其特征在于，控制单元(31)设置有至少三个输入部和一个输出部，其输入部与始流温度传感器(29)、回流温度传感器(30)和流量传感器(28)相连接，并且其输出部与调节阀(Vi)处于有效连接中，并且控制单元(31)包括关联件(31a)和调节件(31b)，其中，关联件(31a)设计成用于关联空间温度(ti)与在输入部处确定的、用于质量流(m')、始流温度(tV)和回流温度(tR)的值，且调节件(31b)设计成用于根据相关联的空间温度(ti)与预定的理论值的偏差操控调节阀(Vi)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，流量传感器(28)和调节阀(Vi)布置在回流管路(26)中。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，热交换器是表面式加热器/冷却器的部件。
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