CN107606686B - 一种热力平衡的供热系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热力平衡的供热系统及方法，涉及集中供热技术领域；所述系统包括：中心控制服务器，用于根据采暖需求信息生成通断指令；以及多个入户控制阀，与所述中心控制服务器连接，用于根据所述通断指令执行相关操作；本发明的中心控制服务器可以采集采暖用户的户型、朝向、楼层和室内面积等采暖需求信息，并采集供热管路、用户室内和室外三种温度信息中的一种或者多种，并生成通断指令，入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作，增加采暖热量需求量较大房屋对应的入户控制阀的打开时段，减少采暖热量需求量较小房屋对应的入户控制阀的打开时段，实现了同一供暖系统中不同户型、不同楼层采暖房屋之间的热力均衡。

Description

一种热力平衡的供热系统及方法

技术领域

本发明涉及集中供热技术领域，尤其涉及智能化热平衡供暖系统，具体而言，涉及一种热力平衡的供热系统及供热方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前，集中供暖是我国北方大中城市冬季的主要采暖方式。在传统集中供暖系统中，不同户型、不同朝向、不同位置的房屋采用相同通断控制阀，并且在整个供热季，通断控制阀的状态不变，因此，在供暖系统运行时广泛存在热力不平衡的问题，进而造成采暖用户室温不达标现象频发。例如，朝南户型室内热量过剩，而不得不让窗户常开，朝北户型室内不热，住户不得不开启空调取暖，从而造成热量、电能资源的严重浪费；晴天室外气温过高，室内过热，住户不得不打开窗户降温；雨雪天气，室内气温过低，住户不得不打开空调、电暖器，提高室内温度，热量供需不合理、不平衡，资源浪费严重。

如何研究和开发出一种新的技术方案以解决同一供暖系统中的采暖用户之间热力失衡是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决了技术问题在于提供了一种热力平衡的供热系统及供热方法，解决了现有技术中同一供暖系统中的不同采暖用户之间热力不平衡的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种热力平衡的供热系统，所述系统包括：中心控制服务器，用于根据采暖需求信息生成通断指令；以及多个入户控制阀，与所述中心控制服务器连接，用于根据所述通断指令执行相关操作。

为了解决上述问题，本发明还提供一种热力平衡的供热方法，该方法包括：中心控制服务器根据采暖需求信息生成通断指令；以及多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作。

本发明的中心控制服务器可以采集采暖用户的户型、朝向、楼层和室内面积等采暖需求信息，并采集供热管路、用户室内和室外三种温度信息中的一种或者多种，综合上述信息，中心控制服务器生成通断指令，入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作（例如，打开预定时长、关闭预定时长、半开半闭预定时长等），增加采暖热量需求量较大房屋对应的入户控制阀的打开时段，减少采暖热量需求量较小房屋对应的入户控制阀的打开时段，实现了同一供暖系统中不同户型、不同楼层采暖房屋之间的热力均衡。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 是本发明一种实施例的热力平衡的供热系统的第一原理示意图；

图2 是本发明一种实施例的热力平衡的供热系统的第二原理示意图；

图3 是本发明一种实施例的入户控制阀和中心控制服务器之间的信息交互示意图；

图4 是本发明一种实施例的整体结构示意图；

图5 是本发明一种实施例的采暖用户组的区分示意图；

图6是本发明一种实施例的两个采暖用户组时的通断周期示意图；

图7是本发明一种实施例的奇数采暖用户小组和偶数采暖用户小组的区分示意图；

图8是本发明一种实施例的奇数采暖用户小组和偶数采暖用户小组通断周期示意图。

附图标记说明：

100-中心控制服务器；101-控制箱；102-GPRS箱；103-电源箱；200、200a、200b-入户控制阀；201-电动阀；202-回水锁闭阀；203-阀门；204-Y型过滤器；205-热量表；206-供水锁闭阀；207、207a、207b-第一温度传感器；300、300a、300b-采暖用户组；400-管理中心。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种热力平衡的供热系统及供热方法，下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

本发明根据户型、朝向、楼层和室内面积等采暖需求信息，入户控制阀执行相关操作（例如，打开预定时长、关闭预定时长、半开半闭预定时长等），总体思想是：增加采暖热量需求量较大房屋对应的入户控制阀的打开时段，减少采暖热量需求量较小房屋对应的入户控制阀的打开时段，实现了同一供暖系统中不同户型、不同楼层采暖房屋之间的热力均衡。

本发明可以根据采暖需求信息将采暖房屋分为多个采暖用户组300，其中采暖需求信息是按照采暖用户的户型、大小、方位、位置等采暖需求信息来判定，一般来说，同一栋楼上的垂直上下的房间的大小、方位等完全相同，除顶楼外，其余采暖用户的暖气用量相同，应分入同一个采暖用户组300。另外，方位的不同是指户型朝向的不同，例如，由于方位朝南的户型能够从日照中获取一部分热量，因此其相对于方位朝北的户型的热量需求较小。再如，中间户型和边顶户型相比较，中间户型的外露墙面较少，其热量的散发量较少，而边顶户型的外露墙面较多，其热量的散发量较多，因此，中间户型相对于边顶户型对于暖气的热量需求较少，应分入不同的采暖用户组300。

图1为本发明实施例的一种热力平衡的供热系统的第一原理示意图，请参考图1中所示，中心控制服务器100与各入户控制阀200a连接，其中，各入户控制阀200a串接在每一个采暖用户的暖气支路上，需要说明的是，该入户控制阀200a既可以串接在采暖用户入户供水管道，也可以串接在采暖用户的入户回水管道，均可以起到控制暖气通断的作用。本发明的具体实施例中，入户控制阀200a为电动阀。

图2为本发明另一种实施例的热力平衡的供热系统的第二原理示意图，其与图1技术方案的区别在于，图1中的入户控制阀200a与采暖用户相匹配，每一入户控制阀200a控制一个采暖用户的暖气通断，也就是说，需要在中心控制服务器100中对不同的采暖用户组300进行标记和区分；而在图2中所示的技术方案中，各入户控制阀200b与采暖用户组300相匹配，每一入户控制阀200b控制一该采暖用户组300（图1和图2示出了两个采暖用户组300a、300b的情形）的供暖通断，不同的采暖用户组300是通过特定的管路连接来实现的。两种方案相比较来说，图1中所示的方案可以对某一采暖用户划分入哪一个采暖用户组进行灵活的调整，但是需要控制数量较多的入户控制阀；而图2中所示的方案则可以通过控制数量较少的阀门实现上述的功能，但是，铺设完管路后不便于再对某一采暖用户的划分进行变更，两种方案各有优点，可根据使用环境的不同进行灵活的选择。

优选地，入户控制阀200为电动阀，当然，其控制机构也可以为气动或者液动，但由于电动阀具有噪音小，并且不需要额外配备气压源或者液压源等优点，因此，入户控制阀200优选为电动阀。此外，对于该阀门具体的类型不作特别的限定，只要能够接收中心控制服务器100的信号，并且根据该信号进行灵活的开启或者关闭即可，电动球阀、电动闸阀、电动座阀均可。

本发明的具体实施方式中，热力平衡的供热系统包括：信息采集器（图中未标示）、中心控制服务器100和多个入户控制阀200。其中，中心控制服务器100用于根据采暖需求信息生成通断指令；入户控制阀200与所述中心控制服务器连接，入户控制阀200用于根据所述通断指令执行相关操作；信息采集器与所述中心控制服务器100连接，信息采集器用于采集采暖需求信息。本发明的具体实施例中，采暖需求信息包括：户型信息、朝向信息、楼层信息和室内面积信息等。通断指令包含：通断时长和通断模式等。通断模式进一步包括：完全打开模式、完全关闭模式和半开半闭模式等。

图3 是本发明一种实施例的入户控制阀和中心控制服务器之间的信息交互示意图，请参考图3中所示，电动阀201安装于供暖支路上。中心控制服务器100与电动阀201连接，用于控制电动阀201的开启和关闭，优选地，也可以在该供暖支路上安装第一温度传感器207，该第一温度传感器207可用于测量该供暖支路内介质的温度，中心控制服务器100可采集第一温度传感器207所测量到的温度信号。

中心控制服务器100与入户控制阀200信号连接，两者之间可以通过信号线连接，优选地，采用GPRS或者GSM无线网络进行连接，这样可避免繁琐的布线施工工作。

优选地，可以设置一个管理中心400，管理中心400与中心控制服务器100连接，管理中心400可以为计算机，位于供热系统管理部门，其作用为对分布于各处的中心控制服务器100进行统一协调控制，操作人员可查看供热系统的运行数据，并下发通断指令。

优选地，还可以在每个或者部分采暖用户的房间内设置第二温度传感器，该第二温度传感器用于检测采暖用户的室温，且与中心控制服务器200连接。中心控制服务器200获取第二温度传感器所检测到的温度信号，进而通过调整电动阀201的通断时间比来调整采暖用户的室温。

图4 是本发明一种实施例的施工布置示意图。请参考图4中所示，中心控制服务器100安装于建筑物的电井中，中心控制服务器100包括控制箱101、GPRS箱102和电源箱103，其中，电源箱103用于向控制箱101和GPRS箱102供电，控制箱101用于控制电动阀201的开启和关闭，控制箱102与GPRS箱102信号连接，GPRS箱102与管理中心400之间通过GPRS无线网络信号连接。

入户控制阀200包括依次串接安装于供暖支路的入户进水管道上的阀门203、Y型过滤器204、热量表205、供水锁闭阀206和第一温度传感器207a；入户控制阀200还包括依次串接安装于回水管路上的第一温度传感器207b、电动阀201和回水锁闭阀13。其中，第一温度传感器207a用于测量入户进水管道内的介质温度，第一温度传感器207b用于测量入户回水管道207b内的介质温度。第一温度传感器207a、207b均与控制箱101信号连接，通过比较第一温度传感器207a和第一温度传感器207b的温度就可以得出该采暖用户或者采暖用户组的供水和回水温度差值。

进一步地，供热系统还包括多个第三温度传感器（图中未标示），第三温度传感器设置于室外，第三温度传感器用于获取室外的第三温度，其中，所述中心控制服务器还用于根据所述第三温度调整所述通断指令。

优选地，中心控制服务器还包括UPS（图中未标示），该UPS用于在断电时向该入户控制阀供电，使其处于开启状态。UPS（Uninterruptible Power System/UninterruptiblePower Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

本发明还公开了一种热力平衡的供热方法，该方法包括：利用信息采集器采集采暖需求信息；中心控制服务器根据采暖需求信息生成通断指令；多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作。

本发明的具体实施例中，多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作的步骤之前，该方法还可以包括：获取供热管路内水的第一温度；根据所述第一温度调整所述通断指令。

本发明的另一具体实施例中，多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作的步骤之前，该方法还可以包括：获取室内的第二温度；根据所述第二温度调整所述通断指令。

本发明的另一具体实施例中，多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作的步骤之前，该方法还可以包括：获取室外的第三温度；根据所述第三温度调整所述通断指令。

图5 是本发明一种实施例的采暖用户组的区分示意图；请参考图5所示，一楼01房间至三楼01房间为相同户型，而一楼05房间至三楼05房间与一楼01房间至三楼01房间均为靠山户型，因此可将两侧的房间均分入采暖用户组301；一楼02房间至三楼02房间、一楼03房间至三楼03房间均为中间户型，并且户型大小相近，可分入采暖用户组302；一楼04房间至三楼04房间虽然也为中间户型，但是其户型面积较大可分入采暖用户组303。以上可以看出，同一楼层内的不同户型的采暖用户分入了不同的采暖用户组。

图6是本发明一种实施例的两个不同采暖用户组时的通断周期示意图。请参考图6中所示，中心控制服务器100向同一采暖用户组300的入户控制阀200发送接通指令，达到预设的步长时间后，该中心控制服务器向100该同一采暖用户组300的入户控制阀200发送断开指令。

不同的采暖用户组300交替通断供暖，图6示出了为两个采暖用户组的情形，也可以为多个采暖用户组，只要在时序上互补即可。图6中，两个不同的采暖用户组的执行相反的通断指令，而且具有相反的通断时间比，图中上方的曲线通断时间比为2，图中下方曲线的通断时间比为1/2，也就是说，位于上方的曲线代表的采暖用户组具有较多的热量需求。

优选地，通断周期时间为30min-60min，当然也可以为较长或者较短的时间。入户控制阀200关闭后，采暖用户室内的管道介质不能循环，逐渐冷却，周期时间过长将会造成采暖用户室温波动较大，通断周期时间过短则意味着入户控制阀200会频繁的启动/断开，对入户控制阀200的使用寿命不利。

图7是本发明一种实施例的奇数采暖用户小组和偶数采暖用户小组的区分示意图。请参考图7中所示，一楼01房间至四楼01房间均为相同的户型，并且均分入同一个采暖用户组301；可以对该采暖用户组301进行进一步的细分，即，按照楼层奇偶数区分为奇数采暖用户小组3011和偶数采暖用户小组3012。

图8是本发明一种实施例的奇数采暖用户小组和偶数采暖用户小组通断周期示意图。请参考图8中所示，进一步地，奇数采暖用户小组3011的入户控制阀200与偶数采暖用户小组3012的入户控制阀200在通断周期内执行相反的通断指令，即，当奇数采暖用户小组3011的入户控制阀200执行开启的指令时，偶数采暖用户小组3012的入户控制阀200执行关闭的指令。但是，奇数采暖用户小组3011的入户控制阀200和偶数采暖用户小组3012的入户控制阀200在通断周期内执行同一通断时间比。这样才能够保证，在连续多个周期运行后两者仍然能够执行相反的通断指令，进一步地，有利于供暖系统的热力平衡。

边顶户型的采暖用户300的入户控制阀200在通断周期内执行全开指令。中间户型和/或南向户型的入户控制阀200的开启时间小于等于关闭时间，也就是说，通断时间比小于等于1；北向户型的入户控制阀的开启时间大于等于关闭时间，也就是说，通断时间比大于等于1。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的 “第一” 、 “第二” 以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样， “一个” 或者 “一” 等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

Claims (8)

1.一种热力平衡的供热系统，其特征在于，该系统包括：中心控制服务器，用于根据采暖需求信息生成通断指令；以及多个入户控制阀，与所述中心控制服务器连接，用于根据所述通断指令执行相关操作，所述通断指令包含：通断时长和通断模式，所述通断模式包括：完全打开模式、完全关闭模式和半开半闭模式；不同的采暖用户组交替通断供暖，楼房边顶户型的采暖用户的入户控制阀在通断周期内执行全开指令，中间户型和/或南向户型的入户控制阀的开启时间小于等于关闭时间，即通断时间比小于等于1；北向户型的入户控制阀的开启时间大于等于关闭时间，即通断时间比大于等于1；

该系统还包括：信息采集器，与所述中心控制服务器连接，用于采集采暖需求信息，所述采暖需求信息包括：户型信息、朝向信息、楼层信息和室内面积信息；

该系统还包括：多个第一温度传感器，设置于供热管路内，用于获取供热管路内水的第一温度，其中，所述中心控制服务器还用于根据所述第一温度调整所述通断指令；多个第二温度传感器，设置于室内，用于获取室内的第二温度，其中，所述中心控制服务器还用于根据所述第二温度调整所述通断指令；多个第三温度传感器，设置于室外，用于获取室外的第三温度，其中，所述中心控制服务器还用于根据所述第三温度调整所述通断指令。

2.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述第一温度传感器设置于供热管路的入户供水管路或/和入户回水管路内。

3.根据权利要求1所述的供热系统，其特征在于，所述入户控制阀为电动阀。

4.一种热力平衡的供热方法，其特征在于，该方法包括：中心控制服务器根据采暖需求信息生成通断指令；以及多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作。

5.根据权利要求4所述的供热方法，其特征在于，中心控制服务器根据采暖需求信息生成通断指令的步骤之前，该方法还包括：利用信息采集器采集采暖需求信息。

6.根据权利要求4所述的供热方法，其特征在于，多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作的步骤之前，该方法还包括：获取供热管路内水的第一温度；以及根据所述第一温度调整所述通断指令。

7.根据权利要求4所述的供热方法，其特征在于，多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作的步骤之前，该方法还包括：获取室内的第二温度；以及根据所述第二温度调整所述通断指令。

8.根据权利要求4所述的供热方法，其特征在于，多个入户控制阀根据所述通断指令执行相关操作的步骤之前，该方法还包括：获取室外的第三温度；以及根据所述第三温度调整所述通断指令。