CN104654448A

CN104654448A - 用于传热系统的控制方法以及这种传热系统

Info

Publication number: CN104654448A
Application number: CN201410652666.5A
Authority: CN
Inventors: 卡斯滕·斯科乌莫塞·卡勒瑟; 布莱恩·康斯戈德·尼尔森
Original assignee: Grundfos Holdings AS
Current assignee: Grundfos Holdings AS
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-05-27
Also published as: RU2675438C2; EP2874039B1; US20150136377A1; DK2874039T3; EP2874039A1; US10690423B2; RU2014146052A

Abstract

本发明涉及一种用于传热系统的控制方法以及一种使用这种控制方法的传热系统，其中传热系统具有供给管道(12)、至少一个负载回路(2)以及位于供给管道与至少一个负载回路之间的传热装置(6；28)，其中，基于期望的入口侧负载温度(T_ref)、在负载回路(2)中检测的实际的入口侧负载温度(T_L)、以及负载回路(2)中的负载流量(q_L)来调整供给管道(12)中的供给通量(q_S)。

Description

用于传热系统的控制方法以及这种传热系统

技术领域

本发明涉及一种用于传热系统的控制方法以及这种传热系统。

背景技术

已知如供暖设备中的混合回路的传热系统，其中来自负载回路的回流的一部分再次混入负载回路的进流中，以降低进流中的温度。在此，通常设置阀和泵，其中根据通向负载回路的进流中的温度来调节用于调节该混入的阀。负载回路中的泵的转速则通常不根据温度而根据压力调节。此外，还已知在供暖设备中使用具有热交换器的传热系统，其中热交换器的一侧与用于加热介质的供给管道连接，热交换器的另一侧与负载回路连接。在负载回路中通常设有供给泵，并且在供给管道中设有阀，根据负载回路中的温度通过该阀调节输入的加热介质的量。在此，温度调节与跟泵的转速有关的压力调节无关。该系统的缺点在于，这会导致调节在高负载时迟缓以及在部分负载时振荡。

发明内容

本发明的目的在于，以如下所述来改进对传热系统的控制，使其能够在所有运行状态下达到最优调节。

该目的通过根据本发明的控制方法以及根据本发明的传热系统来实现。优选的实施方式由其他说明以及附图给出，在此应当理解，单个公开的特征既可以单独实现，也可以组合实现。

根据本发明的控制方法被设计为用于传热系统，例如在空调或供暖设备中的混合回路或具有设置于其中的热交换器的加热回路或冷却回路。在这样的系统中，供给管道或供给回路通过混合器或热交换器将热量传递至负载回路，或将负载回路冷却。在此在热交换器中，供给回路流经热交换器的一侧，而负载回路流经第二流动路径或热交换器的另一侧。在混合回路中，由阀或泵控制的供给通量(Versorungsstrom，供给流体)从供给管道流到负载回路中，负载回路中通量的一部分通过来自负载回路的一部分回流混合到负载回路的入口侧来实现。通过该混合可以调整负载回路的入口侧的温度。

使用根据本发明的控制方法的传热系统的共同点是，传热系统具有至少一个供给管道或供给回路，其带有至少一个负载回路和在供给管道与该至少一个负载回路之间的传热装置。在此在第一实施方式中，传热装置具有至少一个热交换器，该热交换器具有与供给管道连接的第一流动路径和与至少一个负载回路连接的第二流动路径。在第二可能的实施方式中，传热装置可以被构造为混合装置并且具有至少一个混合管道，该混合管道将至少一个负载回路的出口与负载回路的进口或入口彼此连接。同时，负载回路的入口与所述供给管道连接。通过混合管道将来自回流或来自负载回路的出口的一部分通量混入来自供给管道的供给通量，以根据需要调整(例如降低)负载回路的入口侧的供给通量的温度。在此优选地，通过阀实现温度调整。

应当理解，根据本发明的传热装置既可以用于加热系统，也可以用于冷却系统。在加热系统中向负载回路输入加热的流体，而在冷却系统中向负载回路输入冷却的液体。在使用混合装置时，通过加热装置中的所混合的来自回流的部分通量降低入口侧的温度。在冷却系统中则相反地升高温度。当接下来以加热装置作为示例对本发明进行描述时，应当理解，这些特征相应地还可以用于冷却装置。

如前所述，用于传热系统的根据本发明的控制方法设计为，以特殊的方式调整特别是控制或调节供给管道中的供给通量。根据本发明，至少基于温度信号和负载回路中的流量(即负载流量)来实现供给通量的调整。在此，温度信号是期望的入口侧的负载温度和/或实际的(即测量的)入口侧的负载温度。

与已知的设有两种独立的调节(即一种根据压力或压差调节泵的转速，和另一种附加地根据负载回路的入口侧的温度调节供给通量)的现有技术不同，现在根据本发明设置集成的调节。在供给通量的调节中，不仅使用温度还同时使用所存在的负载流量或负载通量作为输入值。根据本发明，在用于负载温度的控制回路或调节回路中，既考虑到负载温度或代表性的温度信号或代表性的温度值，也考虑到负载回路中的流量。由此，可以避免不期望的波动或不期望的振动来实现更好的响应性能。

优选地，在使用泵和/或阀特别是比例阀的情况下来调整供给通量或供给流量。在使用泵时，可以通过调节泵的转速改变流量。在使用阀时，通过不同的阀位置(气门位置)或开口度调节或调整流量。

根据优选的实施方式，控制方法设计为，附加地基于出口侧的负载温度和/或基于入口侧的供给温度调整供给管道或供给回路中的供给通量。因此，检测在供给管道中(即在例如热交换器的传热装置前的入口侧)或负载回路的出口侧处的流体的相应的温度值。优选地，还基于实时检测的出口侧的负载温度和/或还基于实时检测的入口侧的供给温度调整供给通量。通过考虑这些值可以实现供给通量的前馈调节特别优选地，负载通量和入口侧供给温度与出口侧负载温度的差值的商作为调整供给通量的基础，所述商表示负载回路的传递系数。在简化的控制中，也可以省掉对出口侧的负载温度和/或入口侧的供给温度的检测，替代地可基于常数对供给通量进行调整，所述常数与期望的入口侧负载温度或实际的入口侧负载温度和负载流量结合在一起用以调整供给通量。

因此优选地，可以附加地或替代地基于至少一个常数调整供给通量，优选该常数与负载通量和/或期望的入口侧负载温度相结合。借助该常数可以设计特别简单的控制，因为可以减少待检测的温度值的数量。例如在温度的前馈调节中可以将期望的入口侧负载温度与常数相加，以便以该信号为基础随后考虑负载通量来调整供给通量。因此，供给通量可以例如与常数相乘。

特别优选地，根据以下等式确定供给通量q_S：

q_{S} = \frac{q_{L}}{T_{S -} T_{RS}} \cdot V

其中

q_S是供给通量，

q_L是负载通量，

T_S是入口侧的供给温度，

T_RS是出口侧的供给温度，以及

V是控制信号。

在此，商构成传热装置的传递系数。温度值T_RS是在热交换器的第一流动路径的出口侧处的温度，通过该第一流动路径引导供给回路。在传热装置是混合回路或具有混合管道的情况下，温度值T_RS同时是负载回路的出口侧温度。在该情况下，该温度等于供给回路或供给管道的出口侧温度。所描述的控制信号V可以是调节器的输出信号或根据等式V＝T_ref-T_R确定，其中T_ref是期望的入口侧负载温度，T_R在混合回路的情况下是出口侧的供给温度和负载温度T_RS。控制信号V也可以由调节器的输出信号和前述等式(例如作为两个值的和)构成。在传热装置是热交换器的情况下，温度值T_R是在负载回路的出口侧也就是说热交换器的第二流动路径的入口侧存在的温度T_RL，负载回路流过该第二流动路径。在传热装置是具有混合管道的混合回路的情况下，出口侧负载温度等于在混合管道中存在的温度。这个温度是负载回路的出口侧的温度，该温度也相应于供给管道或供给回路的出口侧的温度T_RS。差值(T_ref-T_R)是温度前馈或反馈(Temperaturmit-bzw.–Rückkoppelung，Temperature feedforward or backforward)。因此，基于检测到的已知值，考虑负载通量可以实现供给通量的前馈调节。

在使用泵产生或调整供给通量，也就是说通过泵调整供给通量的情况下，优选基于下面的等式确定泵的转速n：

n = \frac{q_{S}}{K_{qn}}

其中

q_S是供给通量，以及

K_qn是与时间相关的信号，该信号取决于供给管道中的流动阻力。

这意味着，供给通量q_S以前述方式确定并随后除以系数K_qn，通过该系数考虑供给管道中的液压比例。在此，系数K_qn＞0。这意味着，通过根据本发明的控制方法泵供给管道可以被预先给定期望的转速，该转速与期望的供给通量成比例。

根据另一优选的实施方式，为了确定用于产生或调整供给通量的泵的转速，或为了确定用于调整供给通量的阀的开口度，可以考虑压差，特别是经过泵或经过阀的压差。代替经过泵或经过阀的压差，也可以考虑供给管道或供给回路的入口侧与出口侧之间的压差。因此，用于调整供给通量的阀中通过的流量取决于阀的开口位置和压差。在线性阀的情况下，供给通量表现为取决于开口位置和压差的解析函数(analytische Funktion)。在非线性阀的情况下，可以通过测量得出显示阀开口位置与输送通量、压差的相关性的特性曲线(族)。这样的特性曲线族可以被存储并且用于以所述方式确定的供给通量和所测量的压差为基础来调整阀的开口位置。

代替在执行所述控制方法的控制装置中直接产生与阀开口度成比例的控制信号或与泵转速成比例的控制信号，也可以仅产生与输送通量成比例的信号，该信号随后由流量调节器作为用于调节供给通量的输入值。这样的流量调节器可以与控制装置一起集成在共同的电子控制装置中。

根据另一优选的实施方式，可以实现对入口侧的负载温度进行附加的调节。这意味着，在检测实际的入口侧负载温度的情况下将该负载温度调节到预先给定的额定值，即期望的入口侧的负载温度。

根据本发明的控制方法的另一优选实施方式，在调整供给通量时，通过至少一个常数和/或与负载通量相关的函数附加地考虑入口侧负载温度的测量点(测量位置)与传热装置之间的传递延迟。当在传热系统中在传热装置与测量入口侧负载温度的点之间存在较大距离时，这是有利的。在这样的传热系统中，当在传热装置中在负载回路中被调整温度的流体流过传热装置与检测入口侧负载温度的点之间的距离时，才可以根据入口侧的负载温度检测供给通量的变化。在此，负载回路中的负载通量或流动速度越小，流体经过这段路程持续的时间就越长，延迟相应地增加。这种现象称为可变输送延迟(variable)。为了避免在调节或控制中不期望的振动或波动，可以引入用以考虑该延迟的相应的常数或函数。这既适用于传热装置是热交换器的情况，也适用于混合回路用作传热装置的情况。

在另一优选实施方式中，可以通过负载泵确定负载回路中的负载通量。当在负载回路中设有用于产生负载通量的负载泵时，可以由泵的特征值，特别是由转速和功率和/或压差来确定与负载通量相应的流量。由此，可以省掉用于确定负载通量的单独的流量传感器。但是可选地，也可以设置用于检测负载通量的流量传感器。

除了前述控制方法外，本发明的主题还涉及一种传热系统，在该传热系统中使用这种控制方法。该传热系统具有供给回路或供给管道、至少一个负载回路、以及在该供给管道与该至少一个负载回路之间的传热装置。如前所述，传热装置可以具有至少一个具有第一流动路径的热交换器，该第一流动路径与供给管道连接或供给回路流过该第一流动路径。此外，热交换器具有与至少一个负载回路连接的第二流动路径。也就是说，负载回路流过第二流动路径。由此，可以将热量从供给回路或供给管道中的流体传递到负载回路中的流体，或在冷却装置的情况下冷却负载回路中的流体。可选地，传热装置可以被构造为混合装置并且具有混合管道，该混合管道将至少一个负载回路的出口侧与负载回路的入口侧连接。在此，同时将负载回路的入口侧与供给管道连接，从而使来自回流或负载回路的出口侧的流体可以混入从供给管道输入的流体，以便例如在负载回路的入口侧处降低供给管道中的流体的温度。可以通过至少一个阀调整来自供给管道和混合管道的流体流。

此外，根据本发明的传热系统具有至少一个供给通量调整装置，通过该供给通量调整装置可以调整或调节供给通量。根据本发明，供给通量调整装置具有控制装置，该控制装置被构造为可以执行如前所述的方法，以便通过供给通量调整装置调整或调节供给通量。优选地，供给通量调整装置可以具有泵，通过控制装置调整该泵的转速。可选地或附加地，供给通量调整装置可以具有阀，通过控制装置调整该阀的开口或开口度。

此外优选地，设有用于检测负载回路的入口侧负载温度的传感器装置，和用于检测负载回路中的负载通量的传感器装置。用于检测入口侧负载温度的传感器装置可以是负载回路的入口侧处的温度感应器。用于检测负载通量的传感器装置可以是设置于负载回路中的流量计。可选地，如前所述，也可以通过在负载回路中产生负载通量的泵来检测负载通量。此外优选地，在传热系统中存在用于检测出口侧负载温度的温度检测装置和/或用于检测入口侧供给温度的温度检测装置。在此，同样可以设置温度传感器，根据在本发明的传热系统的控制装置中所使用的前述方法，所述温度传感器提供出口侧负载温度和/或入口侧供给温度作为用于根据本发明设定供给通量的输入值。

附图说明

下面参照附图示例性说明本发明。其中示出：

图1a示意性示出根据本发明的具有混合回路的传热系统，

图1b示意性示出根据本发明的具有热交换器的传热系统，

图2示意性示出表示跟阀开口呈比例的信号与经过阀的压差以及流量之间的相互关系的特性曲线族，

图3示意性示出根据本发明的第一实施方式的对用于调整供给通量的阀的控制，

图4示意性示出根据本发明的另一实施方式的对用于调整供给通量的泵的转速控制，

图5示意性示出借助单独的流量调节器对供给通量的调节，

图6示意性示出用于调整供给通量的阀的简化控制，

图7a-图7f示意性示出根据本发明的具有混合回路和不同传感器元件和致动器元件的六种不同的传热系统，

图8示意性示出在使用入口侧负载温度进行调节的情况下，对用于调整供给通量的阀的控制，

图9示意性示出根据图8的具有对出现的输送延迟进行补偿的控制，

图10是根据图9的控制的变型，以及

图11是根据图10的控制的简化的变型。

其中，附图标记说明如下:

2 负载回路

4 供给部

6 混合管道

8 出口

10 入口

12 供给管道

14 混合点

16,16’,16” 阀或供给阀

18 止回阀

20 负载泵

22,24,26,26’ 温度传感器

28 热交换器

30 第一流动路径

32 回流

34 第二流动路径

36 温度传感器

38,38’ 前馈确定器(Feedforward-Bestimmung)

40,40’,40” 放大系数确定器(-Bestimmung)

42 减法器

44 除法器

46 乘法器

48 供给泵

50 流量调节器

52 控制装置

54 流量计

56,56’,56” 压差传感器

58,60 压力传感器

62 反馈调节器

64 加法器

66 匹配装置

68 换流器(Inverter)

70 乘法器

72 加法器

74 加法器

T_ref 期望的入口侧负载温度

T_L 入口侧负载温度

T_RL 出口侧负载温度

T_S 供给温度

T_RS 供给回路的出口侧温度

T_R 出口温度，相应地在混合器中为T_RS，并且在热交换器中为T_RL

q_L 负载通量

q_S 供给通量

Dp_S 压差

N 转速

U 调节值

K_o,K₁ 常数

A_i,A_p 比例系数

K_qn 与流动阻力相关的信号。

具体实施方式

在图1a中示出的传热系统具有负载回路2以及供给部或供给回路4。在供给部4和负载回路2之间设有呈具有混合管道6的混合回路形式的传热装置。混合管道6将负载回路2的出口8与入口10连接。同时，入口10与来自供给部4的供给管道12连接。供给管道12和混合管道6在混合点14汇合。因此，来自供给管道的流体流和来自混合管道6的流体流在该混合点14中混合，并且共同到达负载回路2的入口10。为了能够调整供给管道12中的供给通量q_S和混合管道6中的混合通量q_R的混合比例，在供给管道12中设有阀16，该阀的开口度可调整，也就是说特别是可以构造为马达驱动的比例阀。在混合管道6中设有止回阀18。供给通量q_S和混合通量q_R之和形成负载回路2中的负载通量q_L。该负载通量q_L由负载泵20产生。附加地，在示出的系统中设有三个温度传感器22、24和26，其中温度传感器22检测流体在负载回路2的入口10处所具有的入口侧负载温度T_L，温度传感器24检测供给管道12中的供给温度T_S。供给温度T_S是流经供给管道12的流体的温度。第三个温度传感器26在混合管道6中检测从负载回路2流出的流体的温度，即出口侧负载温度T_RS。

图1b示出根据本发明的传热系统的第二变型，其中相同于图1a中所示的部件以相同的附图标记示出。与根据图1a的实施例的不同之处在于，根据图1b的传热系统不是以混合装置作为传热装置，而是以热交换器28作为传热装置。供给回路或供给部4的流体流动经过热交换器28的第一流动路径30。在此，通过可以以前述方式构造的阀16来调整供给通量q_S，即通过供给回路的流量。通过温度传感器24检测通向热交换器28的进流中的供给温度T_S。通过温度传感器26’检测出口侧供给温度T_RS。在根据图1a的实施例中，由温度传感器26检测的出口侧负载温度同样地与出口侧供给温度T_RS对应，因为在供给回路的回流32中存在相同的温度。

根据图1b的实施例中的热交换器28具有第二流动路径34，负载回路2的流体流动经过该第二流动路径。在此，由负载泵20输送流体。在此处示出的实施例中，在负载回路2的出口8中设有另一温度传感器36，该温度传感器检测出口8中的流体的温度，即出口侧负载温度T_RL。流体经过出口8流入热交换器34的第一流动路径中，并且在该处由供给回路4中的流体加热，随后经过入口10再流入负载回路2中。

针对传热系统的两种前述变型，根据本发明提出一种新式的控制方法，其中基于期望的入口侧负载温度T_ref、在负载回路2或其入口10中由温度传感器22检测的实际的入口侧负载温度T_L、以及负载通量q_L，调整供给管道12中的供给通量q_S。在该示例中通过负载泵20检测负载通量q_L。该负载泵20是能够检测或计算输送通量并且将输送通量发送到用于继续处理的控制装置的泵机组。

对于根据图1a的布置，得出下面的温度和输送通量的平衡等式：

T_{L} = T_{RS} + \frac{q_{S}}{q_{L}} (T_{S} - T_{RS})

对于根据图1b的布置，相应地得出下面的平衡等式：

T_{L} = T_{RL} + \frac{q_{S}}{q_{L}} (T_{S} - T_{RS})

由这些平衡等式可以如下得出输送通量：

q_{S} = \frac{q_{L}}{T_{S -} T_{RS}} \cdot V

其中V可以是控制信号或可以同样通过以下方式由测量出的温度值计算得出。当在上述平衡等式中温度T_L(即入口侧负载温度)被期望的负载温度(即负载温度T_ref的目标值或参考值)代替时，对于根据图1a的实施例得出：

V＝T_ref-T_RS

并且对于图1b中的实施例得出：

V＝T_ref-T_RL。

为了接下来能够共同描述这两个实施例，引入温度变量T_R，其在使用混合回路的情况下相当于温度T_RS，该温度是出口侧负载温度，并且同时是供给回路4的回流32中的温度。在使用热交换器的情况下，T_R相当于在负载回路2的出口8处的出口侧负载温度T_RL。

(T_ref–T_R)形成用于前馈调节或前向调节的前馈系数。表达式形成混合回路或热交换器的反向放大系数(inversen)。基于所述系数可以根据前述等式根据负载通量q_L和检测到的温度或预先给定的温度调整供给通量q_S，从而能够总体上实现更精确、更快速并且更少趋向振荡的调节。

图3示意性示出在供给管道12中使用阀16的情况下控制或调节的示例。在前馈确定器38中通过期望的入口侧负载温度T_ref减去温度值T_R(根据热交换器或混合器是T_RS或T_RL)形成前馈系数。在放大系数确定器40中，将在供给管道12中由温度传感器24检测的供给温度T_S减去由温度传感器26或26’在供给部4的回流32中确定的温度T_RS。随后在除法器44中，由负载泵20产生的负载通量q_L除以减法器42的输出信号。由此产生的信号随后与乘法器46中的前馈系数相乘，得出期望的负载通量q_S。

如果现在在供给管道12中设置用于调整负载通量q_S的阀16，在该阀为非线性阀的情况下(例如基于图2中示出的特性曲线族)确定与阀开口成比例的信号u，其中在该确定中

U＝g^-1(q_S，Dp_S)

此外引入经过阀16的压差Dp_S。该压差可以如随后根据图7的说明被确定。

图4示出在使用泵48(即供给泵48)来代替供给管道12中的阀16的情况下根据图3的控制。为此，必须基于期望的供给通量q_S得出期望的转速n。这根据以下等式实现：

n = \frac{q_{S}}{K_{qn}}

其中K_qn是与时间相关的信号，其取决于供给回路4或供给部4中的流动阻力。

图5示出图3中所示控制的另一变型，其中将得出的供给通量q_S传送至随后的流量调节器50，该流量调节器通过调整阀16来调节供给通量q_S。对于这样的流量调节，附加地还需要检测供给管道12中或供给部4的其它位置(例如回流32中)的供给通量q_S。应当理解，在使用泵48时也可以相应的方式实现这样的流量调节，在此流量调节器50不调节阀16的调节信号u而是调节泵48的转速n。

图6示出控制的另一变型，其具有简化的结构。在该变型中，前馈确定器38’中的前馈系数的确定不通过将期望的入口侧负载温度T_ref减去实际测量的温度信号T_R实现。相反，在此将期望的入口侧负载温度T_ref与常数K₀相加。相应地，负载通量q_L也仅与常数K₁相乘。常数K₀和K₁是与设备相关的常数。然后将所述信号在乘法器46中相乘，以得出供给通量q_S。以此为基础，随后如根据图3的示例中使用图2中的特性曲线族并且考虑压差Dp_S的情况下来确定用于阀16的调节信号u。使用常数K₀和K₁代替实际测量的温度，以实现简化的前馈调节。

关于对来自特性曲线族的阀16的调节信号u的确定，如图1b所示，应当理解，也可以使用固定的系数代替对其中只存在少量压力波动的系统中的压差Dp_S的测量。此外，在线性阀的情况下也可以省掉特性曲线族，取而代之通过解析函数由输送通量q_S推导出阀16的调节信号u。

图7a至图7f示出具有通向控制装置52的所需信号流的根据图1a的传热系统的多个变型，该控制装置控制阀或供给阀16、16’或供给泵48。

图7a中的变型与图1a中的变型的区别在于，供给阀或阀16’不位于供给管道12中而位于供给部4的回流32中。但是在回流32中存在与供给管道12中相等的流量，从而使阀16、16’可以可选地设置在供给管道12中或回流32中，即也可以通过回流32中的阀16’调整供给管道12中的流量。通过温度传感器22检测入口侧负载温度T_L，通过温度传感器24检测供给温度T_S，以及通过混合管道6中的温度传感器26检测相当于出口侧供给温度T_RS的出口侧负载温度，并且将这些信号输入到控制装置52中。此外，在该实施例的负载回路2中，在该示例的入口10中，设有用于确定负载通量q_L的流量计54。可选地，如前所述可以直接通过负载泵20得出负载通量q_L。所得出的负载通量q_L或与其成比例的信号也被输入到控制装置52。在控制装置52中运行如前所述的控制方法，以便以期望的方式打开或关闭供给阀16’或调整阀16’的开口度。若选择如图1a所示的将阀16设置在供给回路4的去流(Hinlauf)中的布置，该阀16可以以相应的方式与所述传感器结合并且被控制装置52控制。

根据图7b的实施变型与前述图7a中的布置的区别在于，附加地确定在供给回路4中在去流(即供给管道12)与回流32之间的压差Dp_S。该压差Dp_S同样被传输到控制装置52，并被该控制装置在例如基于如图2所示的特性曲线族得出用于阀16’的调节值u时以上述方式考虑。

图7c示出另一变型，其中用作供给阀的阀16”设置为在混合点14中的混合阀。也就是说，该阀是3/2换向阀，通过该阀以期望的方式实现来自混合管道6和供给管道12的输送通量的混合。在此优选地，阀16”是马达驱动的并且由控制装置52以前述方式控制或调节。该混合阀16”也用于调整供给通量q_S，因为在通过混合管道6的混合通量减小的同时通过供给管道12的供给通量q_S增大，反之在通过混合管道6的混合通量增大的同时通过供给管道12的供给通量q_S减小。与根据图7a和图7b中的实施例不同的是，在图7c的实施例中，负载通量q_L也如根据图1a的实施例一样再次直接由负载泵20检测或确定并且被输入到控制装置52。此外，通过压差传感器56’检测经过供给管道12和负载回路2的入口10之间的阀16”的压差Dp_S。以上述方式利用压差Dp_S确定阀16”的调节信号u。

在图7d中示出的结构与图1a中示出的结构的区别在于，在此存在用于检测负载通量q_L的流量传感器54。附加地，存在两个压力传感器58和60，其中压力传感器58设置于供给管道12上并且检测供给压力P_S，压力传感器60设置于混合管道6中并且检测与供给部4的回流32中的出口侧压力相等的出口侧负载压力P_R。压力传感器58可以与温度传感器24集成为一个传感器。相应地，温度传感器24可以与压力传感器60集成为一个传感器。由供给压力P_S和出口侧负载压力P_R的压力信号可以再次形成控制装置52中的压差Dp_S，该压差可以作为确定阀16的调节值u的基础。

根据图7e的传热系统的变型与根据图7d的实施方式的区别在于设有压差传感器56”，该压差传感器直接检测阀16的入口侧与出口侧之间的压差并且将该压差Dp_S输入控制装置52，其中如前所述该控制装置考虑用于确定阀16的控制信号u的该压差。

根据图7f的实施例与根据图7e的实施例的区别在于，在供给管道12中设置调整供给通量q_S的供给泵48以代替阀16。供给泵48同时用作用于检测供给温度T_S的温度传感器并且将该供给温度T_S传输到控制装置52。此外，在该实施例中省略止回阀18也省略流量计54。代替地，在此负载通量q_L重新由负载泵20确定并且被传输到控制装置52。控制装置52以前述方式基于得出的值以及期望的入口侧负载温度T_ref确定用于供给泵48的所需转速n。

前述前馈控制具有能够实现更快速调节的优点，因为可以更快地匹配负载通量q_L，以使入口侧负载温度T_L尽可能快地达到期望的入口侧负载温度T_ref。

相对于根据图3示意性描绘的该前馈调节，附加地可以如图8所示设置用于入口侧负载温度T_L的附加的反馈调节。如图8所示，在此设置附加的反馈调节器，期望的入口侧负载温度T_RS以及实际的入口侧负载温度T_L作为输入值输入该反馈调节器。该反馈调节器62的输出信号与前馈确定器38的输出信号在加法器64中相加，随后输入到乘法器46，然后通过该乘法器以前述方式确定期望的供给通量q_S。在该示例中，也使用用于调节供给通量q_S的阀16。应当理解，使用反馈调节器62也可以相应地与供给泵48一起补充图4中示出的控制。

此外还存在以下问题：由于回流流体与来自供给管道的流体混合的点(即混合点14)与通过温度传感器22确定入口侧负载温度T_L的点之间的空间距离，在调节中产生延迟。相应地，在使用热交换器时，热交换器28与温度传感器22之间的距离非常大。由此，在调节中产生输送延迟。为了能够补偿该输送延迟，可以使用附加的修正系数。此外，该输送延迟也与负载通量q_L相关，也就是说，与负载通量q_L低时相比，在负载通量q_L高时在混合点14处混合的或在热交换器28中加热的流体更快地到达温度传感器22。因此，如图9所示可以使用匹配装置66补充在图8中示出的控制或调节。在匹配装置66中，在使用两个比例系数A_I和A_P以及两个函数f_I和f_P的情况下，基于检测到的负载通量q_L形成成比例的放大系数K_P以及整体的(integraler)放大系数K_I，所述放大系数输入到反馈调节器62。在该处，放大系数K_I和K_P形成在此使用的PI调节器的放大系数，由此补偿输送延迟。

图10示出根据图9的控制的一种变型。匹配装置66和反馈调节器62以及前馈确定器38与前述一致，但是放大系数确定器40”的构造有所不同。减法器42的输出信号输入到换流器68。负载通量q_L在乘法器70中直接与前馈确定器38的输出信号相乘，并且随后输入到加法器72，用于与反馈调节器62的输出信号相加。加法器72的输出信号输入到乘法器46，在该处与换流器68的输出信号相乘，以得出期望的供给通量q_S。阀16的调节值u的确定通过前述方式实现。

图11示出根据图6的控制的一种变型，其中反馈调节器62和匹配装置66的使用与前述一致。在此，如根据图6所述，乘法器46的输出信号与反馈调节器62的输出信号在加法器74中相加。然后与根据图6的实施例的区别在于，如根据图4所述，基于在加法器74处确定的期望的供给通量q_S得出供给泵48的转速n。

应当理解，当在前述实施例中确定的功能被描述为与供给泵48相关时，所述功能也可以以相应的方式利用供给阀16实现。相应地，被描述为只与供给阀16相关的功能，也可以以相应的方式利用供给泵48实现。区别仅仅在于，基于得出的供给通量q_S确定转速n或调节值u。

此外应当理解，所有如前所述的控制步骤和调节步骤优选在示出的控制装置52中进行。因此，该控制装置是用于整个传热系统的电子控制装置。

Claims

1.一种用于传热系统的控制方法，其中，所述传热系统具有供给管道(12)、至少一个负载回路(2)以及位于所述供给管道(12)和所述至少一个负载回路(2)之间的传热装置(6；28)，

其特征在于，

基于期望的入口侧负载温度(T_ref)、在所述负载回路(2)中检测的实际的入口侧负载温度(T_L)、以及所述负载回路(2)中的负载流量(q_L)来调整所述供给管道(12)中的供给通量(q_S)。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在使用泵(48)和/或阀(16、16’、16”)的情况下调整所述供给通量(q_S)。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述传热装置包括至少一个具有第一流动路径(30)和第二流动路径(34)的热交换器(28)，所述第一流动路径与所述供给管道(12)连接，所述第二流动路径与所述至少一个负载回路(2)连接。

4.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述传热装置具有至少一个混合管道(6)，该混合管道将所述至少一个负载回路(2)的出口(8)与所述负载回路(2)的入口(10)彼此连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，附加地基于出口侧负载温度(T_RL；T_RS)和/或基于入口侧供给温度(T_S)调整所述供给通量(q_S)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，附加地基于至少一个常数(K₀、K₁)调整所述供给通量(q_S)，所述常数优选与所述负载通量(q_L)和/或所述期望的入口侧负载温度(T_ref)结合。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述负载通量(q_S)根据以下等式确定：

q_{S} = \frac{q_{L}}{T_{S} - T_{RS}} \cdot V

其中，

q_S是所述供给通量，

q_L是所述负载通量，

T_S是所述入口侧供给温度，

T_RS是所述出口侧供给温度，以及

V是控制信号。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制信号V是调节器的输出信号，或根据等式

V＝T_ref-T_RS

或通过该等式与调节器的输出信号的组合来确定，其中，

T_ref是所述期望的入口侧负载温度，以及

T_RL是所述出口侧负载温度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，由泵(48)调整所述供给通量(q_S)，并且基于以下等式确定所述泵(48)的转速n：

n = \frac{q_{S}}{K_{qn}}

其中，

q_S是所述供给通量，

K_qn是与时间相关的信号，该信号取决于所述供给管道中的流动阻力。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的控制方法，其特征在于，为了确定所述泵(48)的所述转速n或为了确定所述阀(16、16’、16”)的开口(u)，考虑经过所述泵(48)或经过所述阀(16、16’、16”)的压差(Dp_S)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，在调整所述供给通量(q_S)时，附加地通过至少一个常数和/或与所述负载通量有关的函数来考虑所述入口侧负载温度(T_L)的测量点(22)与所述传热装置(6；28)之间的输送延迟。

12.根据前述权利要求中任一项所述的控制方法，其特征在于，通过负载泵(20)确定所述负载回路(2)中的所述负载通量(q_L)。

13.一种传热系统，其具有供给管道、至少一个负载回路(2)、位于所述供给管道(12)与所述至少一个负载回路(2)之间的传热装置(6；28)、以及调整所述供给通量(q_S)的供给通量调整装置(48；16、16’、16”)，其特征在于，所述供给通量调整装置具有至少一个控制装置(52)，该控制装置被构造为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

14.根据权利要求13所述的传热系统，其特征在于，用于检测所述负载回路的入口侧负载温度(T_L)的传感器装置(22)和用于检测所述负载回路(2)中的负载通量(q_L)的传感器装置(20；54)，其优选的特征在于，用于检测出口侧负载温度(T_R)和/或入口侧供给温度(T_S)的温度检测装置(24、26)。

15.根据权利要求13或14所述的传热系统，其特征在于，所述供给通量调整装置具有泵(48)和/或阀(16、16’、16”)，该泵的转速n由所述控制装置(52)调整，该阀的开口(u)由所述控制装置(52)调整。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的传热系统，其特征在于，所述传热装置具有至少一个热交换器，该热交换器具有与所述供给管道连接的第一流动路径和与所述至少一个负载回路连接的第二流动路径，或所述传热装置具有混合管道，该混合管道将所述至少一个负载回路的出口侧与所述负载回路的入口侧连接。