CN108692360A - 用于控制多个房间中的液体循环供热系统的方法 - Google Patents

Abstract

用于控制多个房间中的液体循环供热系统的方法。在液体循环供热系统中，特别是在欧洲，经常为了空间供热而在房屋中设置多个恒温器，并且经常在房屋中安装超过两种类型的热发射器。供热系统通常基于由恒温器测量的温度控制供热传输介质温度，以将安装了该恒温器的房间中的室温保持在设置值。

Description

用于控制多个房间中的液体循环供热系统的方法

技术领域

本公开涉及用于控制液体循环供热系统的方法。

背景技术

在液体循环供热系统中(特别是在欧洲)，经常为了空间供热而在房屋中设置多个恒温器，并且经常在房屋中安装超过两种类型的热发射器。供热系统通常基于由恒温器测量的温度控制供热传输介质温度，以将安装恒温器的房间中的室温保持在设置值。

在现有技术中，例如在EP2466220A1中，提出了一种供热控制方法，其中，设置温度确定装置基于当前出流温度、入口出口温差、室内室外温差以及设置温差来确定目标水温。室内室外温差是室内温度与室外温度之间的差，入口出口温差是在中间热交换器的入口侧与出口侧处的水的温度之间的差，并且设置温差是室内温度与设置温度之间的差。在该方法中，代表房间的温度被当作室内温度。代表房间可以是设置温度与室内温度之间的差最大的房间。

如果基于设置温度与室内温度之间的差最大的该代表房间来确定水温，则这对于对房间快速加热是有利的。然而，在代表房间具有的发射器具有响应于到热交换器中的出流温度的变化而改变朝向室内环境发射的热量的最快响应的情况下，水温和其他房间的温度频繁改变。它们损害了供热系统的热舒适和稳定性。

发明内容

因此，本发明的目的是提高供热系统的热舒适和稳定性。

目的用于控制液体循环供热系统的方法和液体循环供热系统来解决。

本发明的方法是用于控制液体循环供热系统的方法。这种液体循环供热系统具有安装在不同房间中的至少两个室内单元。此外，该系统具有安装在安装了所述至少两个室内单元中的一个室内单元的不同房间中的每个房间中的恒温器。由此，如果在供热系统中涉及n个房间，即n个房间具有室内单元，则存在至少n个恒温器，其中，恒温器i安装在房间i中，1≤i≤n。应注意，这里不考虑没有任何室内单元的房间。

恒温器i可以测量安装了恒温器i的对应房间i中的温度。

基于在不同房间中安装了具有最慢响应性的室内单元的房间中安装的恒温器测量的温度来控制在液体循环供热系统中流动或液体循环供热系统适于输送的热传输介质的温度。由此，如果在n个不同房间中安装了n个恒温器，其中，在n个房间中的每个房间中安装了室内单元，并且如果由恒温器j测量温度的房间j中的、这些室内单元中的一个室内单元j具有最慢响应性，则基于由安装在房间j中的恒温器j测量的温度来控制液体循环供热系统的热传输介质的温度。

“响应性”的含义是室内单元的表面温度对热传输介质的温度变化的响应速度。在热传输介质的温度提高时，如果室内单元具有快响应性，则表面温度快速提高，并且发射到房间的热量快速增加。另一方面，如果室内单元具有慢响应性，则响应于热传输介质的相同温度变化，表面温度缓慢提高，并且发射到房间的热量缓慢增加。由此，响应性可以被定义为室内单元的表面温度在热传输介质的温度提高或降低特定温度时升高或降低特定温度需要的时间。应指出，对于本发明，不是必须确定响应性的具体数值。确定或了解了哪个室内单元具有最慢响应性就是相当充分的。对于常见室内单元，这通常是已知的。例如，地板供热管线具有比辐射器慢的响应性，并且辐射器具有比风机盘管单元(fan coil unit)慢的响应性。因此，如果存在地板加热器，则具有地板加热器的房间中的恒温器是控制热传输介质的温度所基于的恒温器。如果没有地板加热器但存在辐射器，则基于具有辐射器的房间中的恒温器控制传输介质温度。如果存在相同类型的两个或更多个发射器，则仍然选择具有最慢响应性的室内单元的恒温器来控制热传输介质的温度。

控制热传输介质的温度的有利可能性可以是通过调整加热或冷却热传输介质的热泵的操作频率和/或通过调整泵送热传输介质穿过热传输介质循环的循环泵的操作频率。

在有利的实施方式中，存储器可以存储不同房间中的不同室内单元中具有最慢响应性的室内单元的响应性的值。可以基于该响应性控制加热或冷却热传输介质的热泵的操作频率和/或传输热传输介质的循环泵的操作频率。

对于各种类型的室内单元，可以由制造商准备响应性的数值。为了获得值，即，时间常数和时间延迟，可以进行热传输介质的温度与表面温度(发射到房间的热量)之间的响应测试。

有利地，可以使用PI控制来控制热泵的操作频率和/或循环泵的操作频率。

PI控制可以由算式(X)来表示，该算式包括当前控制周期和之前控制周期中的控制变量、期望设置点与当前控制周期和之前控制周期中的所测量处理变量之间的误差、以及校正系数：

u_t＝u_t-1+K_P(e_t–e_t-1)+K_Ie_t (X)

其中，u_t是控制变量，e_t是误差值，t是当前控制周期，t-1是之前控制周期，K_P是比例校正系数，并且K_I是积分校正系数。

校正系数例如是室内单元响应的时间常数、以及控制时段，该时间常数可以是根据数据的计算的值，诸如目标响应时间常数。事前可以由制造商(人工设置)登记校正系数。

例如，在使用PI控制来热泵的操作频率的情况下，控制变量是热泵的频率，并且误差值为在热传输介质的设置温度与当前温度之间。

在本发明的优选实施方式中，可以通过测量来确定具有最慢响应性的室内单元。为此，在多个时间测量热传输介质的温度和室内单元中的每个室内单元的表面温度。如果热传输介质的温度变化，则响应性可以被确定为或基于室内单元的表面温度改变特定温差所需的时间。由此，可以基于所测量的热传输介质的温度和室内单元的表面温度计算响应性。然后可以基于所计算的响应性来计算具有最慢响应性的室内单元。

在优选实施方式中，热传输介质温度可以被控制成标准热传输介质温度，标准热传输介质温度基于安装在室内单元具有最慢响应性的房间中的该恒温器使用PI控制来调节。

在优选实施方式中，可以如下计算标准热传输介质：

对于各恒温器i，将要求热传输介质温度T_w,i计算为：

T_w,i＝α_i(T_set,i–T_a)+T_dset,i

其中，

α_i＝(T_dw,i–T_dset,i)/(T_dset,i–T_da)

其中，

T_dw,i是与恒温器i对应的室内单元的预定义设计热传输介质温度，

T_dset,i是恒温器i的房间中的标准设置室温，

T_da是预定最低环境温度，

T_set,i是恒温器i的房间中的设置室温，并且

T_a是环境温度。

然后，在对房间供热的情况下，从所有i定义要求热传输介质温度T_w,i的最大值，并且在对房间制冷的情况下，从所有i定义要求热传输介质温度T_w,i的最小值，作为标准热传输介质温度。

室内单元的预定义设计热传输介质温度是提供室内单元设计供热能力所需的标准热传输介质温度。因此，设计热传输介质温度是室内单元的特性。标准设置室温是标准温度，其例如可以由用户偏好确定或遵循欧洲标准。预定最低环境温度Tda通常是在建造房屋时定义的温度，因此是可能出现在房屋中的最低温度。

优选地，热传输介质例如可以是水、乙二醇或矿物油。

室内单元例如可以为热发射器或制冷器。室内单元可以为一个或更多个辐射器、一个或更多个地板加热器和/或一个或更多个风机盘管单元。

典型液体循环供热系统例如可以包括热泵单元和水环路。热泵单元从或向水环路中的水传递热量。通常，为了使水循环，在水环路中设置了循环泵。水流过热发射器，例如辐射器、地板加热器和/或风机盘管单元，热发射器与安装了热发射器的房间交换热量。通常设置水温传感器来测量供水温度和回水温度。此外，通常存在测量室温的一个或更多个环境温度。

根据本发明，存在至少两个房间。多个房间中的每个房间成组出现，各组包括房间、恒温器以及热发射器。然后可以基于存在具有最慢响应性的热发射器的组中的恒温器测量的温度来控制水温。该温度例如可以基于热泵和/或循环泵的操作频率来控制。

在可选实施方式中，可以如下初始化执行控制方法的控制器。对于初始化，可以确定以下输入。安装该系统的人或用户可以在安装供热系统时输入数据。如果需要的话，可以在初始化之后修改该数据。以下输入是在供热情况下的示例。制冷情况下的设置可以以类似方式来进行。

作为总体输入，可以确定并输入恒温器的数量。这可以为安装在房屋中的恒温器的数量。对于包括恒温器、房间以及热发射器的各组，可以确定以下量：热发射器的类型，其例如可以从辐射器、风机盘管单元以及地板加热器的类型来选择。如果存在相同类型的两个或更多个热发射器，则安装人或用户可以选择具有改变发射热量的最慢响应性的热发射器。

在初始化之后，可选地可以从根据上所描述的输入产生以下数据。每次安装系统的人或用户在初始化之后修改以上提及的输入时，可以重复该过程。这里，恒温器可以被判断为在具有改变发射热量的最慢响应性的热发射器的房间中。响应性按以下顺序变慢：地板加热器、辐射器、风机盘管单元。由此，如果存在地板加热器，则与地板加热器在一起的恒温器是执行控制所基于的恒温器。如果没有地板加热器但存在辐射器，则与辐射器一起的恒温器是执行控制所基于的恒温器。如果存在一种类型的两个或更多个发射器，则安装恒温器的人或用户可以选择哪个发射器是这种类型的最慢响应性。

附图说明

在下文中，应基于一些附图用示例的方式来描述本发明。

图1中示出了控制方法的示例的操作；

图2中示出了曲线图，该曲线图示出了不同发射器的响应性；

图3中示出了用于调节水温的流程图；

图4中示出了用于计算标准水温的流程图；

图5中示出了在初始化本发明的方法时的输入的示例；以及

图6中示出了曲线图，该曲线图示出了要求水温以及设置室温与环境温度之间的差的函数。

具体实施方式

图1示出了使用根据本发明的方法的热泵的操作的示例。在该示例中，可以在供热系统操作的每个时间间隔重复以下步骤。在第一步骤S11中，确定供热是否正在发生进行。如果供热正在进行，则在步骤S12中基于具有响应于热传输介质的出流温度的变化而改变向室内环境发射的热量的最慢响应性的热发射器的房间中的恒温器来控制水温。只要供热正在进行中，就重复该控制(步骤S13)。控制方法例如可以为PI控制。可以针对各种类型的发射器准备用于PI控制的参数。基于所确定的温度，可以控制热泵和循环泵来满足所确定的水温。

为了判断具有改变发射热量的最慢响应性的室内单元的房间中的恒温器，另选方法例如可以如下。在第一步骤中，可以不时确定水流温度和各室内单元的表面温度。基于这些量，可以比较改变所有室内单元的温度的响应性。具有改变表面温度的最慢响应性的室内单元的房间然后为具有改变发射热量的最慢响应性的室内单元的房间。这可以被视为图2中的示例。存在发射器A、发射器B以及发射器C，作为室内单元。在一开始，提高热传输介质的温度。所示的线表示室内单元A、B以及C的表面温度。可以看到，室内单元A的表面温度最快提高，而室内单元C的表面温度最慢提高。因此，室内单元C具有最慢响应性。

在另选方法中还可以可选地如下来确定水温。不是仅基于具有响应于室外温度的变化而改变向室内环境发射的热量的最慢响应性的热发射器的房间中的恒温器来决定水温，水温还可以基于标准水温和调节水温的组合来决定。标准水温在供热的情况下可以为所有恒温器中的最大要求水温，以及在制冷的情况下可以为所有这些恒温器中的最小要求水温。然后基于具有响应于出流水温的变化而改变向房间发射的热量的最慢响应性的热发射器的房间中的恒温器来确定调节水温。

然后定义标准水温和调节水温。基本上存在两个不同的另选方案，在第一个另选方案中，可以仅在供热/制冷开始时或在房间设置温度变化时使用标准水温。图3的流程图中示出了该另选方案。另选地，可以如图4所示在每个控制间隔采用标准水温。

在图3所示的方法中，首先在步骤S31中确定供热是否正在进行。如果供热正在进行，则在步骤S32中决定供热是否刚刚开始或房间设置温度是否变化。如果情况不是这样，那么使用调节水温S35来确定热泵和/或循环泵的操作。另一方面，如果供热刚刚开始或设置室温变化，则可以在步骤S33中计算要求水温。然后在步骤S34中取得最高要求水温，并且在步骤S35中调节标准水温。只要供热正在进行(在步骤S37中确定)，就进行该方法。

在图4所示的另选示例中，首先在步骤S41中确定供热是否可操作。如果是这样，则在步骤S42中计算要求水温。然后在步骤S43中取得最高要求水温，并且在步骤S44中调节标准水温。只要供热正在进行，就进行这一点(步骤S45)。

标准水温例如可以如下来计算。在初始化中，将以下输入输入到供热系统中。安装人或用户可以在安装供热系统时输入数据。该数据可以在初始化之后修改。这里，对于供热的情况给出示例，但对于制冷的情况，以类似的方式进行设置。

作为总体输入，输入最低环境温度，该最低环境温度可以为设计最低环境温度或安装人或用户定义的值。此外，输入在房屋中安装的恒温器的数量。

对于包括恒温器、房间以及室内单元的各组，可以提供以下输入：标准设置室温其可以为由安装者和用户定义的用于房间的标准设置室温；设计水温，其可以为室内单元的设计水温或安装人或用户定义的值；以及室内单元的类型，其例如可以从辐射器、风机盘管单元以及地板加热器选择。如果存在相同类型的两个或更多个室内单元，则安装人或用户可以选择哪个具有改变发射热量的最慢响应性。图5示出了这些输入的示例。

在初始化之后，根据上述输入计算以下数据。每次安装者或用户在初始化之后修改上述输入时，也可以进行该过程。

-用于要求水温计算的系数的计算：

●在算式(1)中计算系数α_i。

其中，T_dw,i是设计水温，T_dset,i是标准设置室温，并且T_da是最低环境温度。

-判断具有改变发射热量的最慢响应性的室内单元的房间中的恒温器。

●响应性按以下顺序变慢：地板加热器、辐射器、风机盘管单元。因此，如果存在地板加热器，则与地板加热器一起的恒温器是该恒温器。如果没有地板加热器但存在辐射器，则与辐射器一起的恒温器是该恒温器。如果存在一种类型的两个或更多个发射器且安装者或用户不选择哪个具有该类型中的最慢响应性，则与具有最低设计水温的发射器一起的恒温器可以为该类型的最慢响应性。

操作可以如下：

控制器在供热正在进行的每个时间间隔重复以下步骤(图3或图4)。

1.在具有恒温器的房间中，基于要求水温与室外/室内温差之间的关系和热发射器的特性对于各恒温器计算要求水温。

●要求水温在算式(2)中计算(图6)。

T_w,I＝α_i(T_set,i–T_a)+T_dset,i (2)，

其中，T_w,i是要求水温，T_set,i是设置室温，并且T_a是环境温度。

2.在供热时取得最高要求水温以及在制冷时取得最低要求水温，作为标准水温。

3.基于具有对于出流温度的变化而改变向室内环境发射的热量的最慢响应性的热发射器的房间中的恒温器调节标准水温。

●基于该恒温器调节标准水温。调节方法可以为PI控制。可以对于各种类型的发射器准备用于PI控制的参数。

4.控制热泵和循环泵以满足水温。

Claims (12)

1.一种用于控制液体循环供热系统的方法，

所述液体循环供热系统具有安装在不同房间中的至少两个室内单元、安装在所述不同房间中的每个房间中的恒温器，

其中，

基于在所述不同房间中的安装了所述至少两个室内单元中的具有最慢响应性的室内单元的房间中安装的所述恒温器所测量的温度，控制所述液体循环供热系统的热传输介质的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，通过调整加热或冷却所述热传输介质的热泵的操作频率和/或传输所述热传输介质的循环泵的操作频率来控制所述热传输介质的温度。

3.根据权利要求1至权利要求2中任一项所述的方法，其中，存储器存储具有所述最慢响应性的所述室内单元的响应性，并且其中，基于所述响应性来控制加热或冷却所述热传输介质的所述热泵的所述操作频率和/或传输所述热传输介质的所述循环泵的所述操作频率。

4.根据权利要求2或权利要求3中任一项所述的方法，其中，使用PI控制来控制加热或冷却所述热传输介质的所述热泵的所述操作频率和/或传输所述热传输介质的所述循环泵的所述操作频率。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，

其中，通过以下处理来确定具有所述最慢响应性的所述室内单元：在多个时间测量所述热传输介质的温度和所述室内单元中的每个室内单元的表面温度，

基于所述热传输介质的所测量的温度和所述室内单元的所述表面温度计算所述响应性，并且基于所计算的响应性确定具有所述最慢响应性的所述室内单元。

6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的方法，

其中，基于标准热传输介质温度计算所述热传输介质的所述温度，该标准热传输介质温度如下计算：

对于各恒温器i，将要求热传输介质温度T_w,i计算为：

T_w,i＝α_i(T_set,i–T_a)+T_dset,i

其中，

α_i＝(T_dw,i–T_dset,i)/(T_dset,i–T_da)

其中，

T_dw,i是与恒温器i对应的所述室内单元的预定义设计热传输介质温度，

T_dset,i是标准设置室温，

T_da是预定最低环境温度，

T_set,i是设置室温，并且

T_a是环境温度，

然后，在对所述房间供热的情况下，从所有i定义要求热传输介质温度T_w,i的最大值，并且在对所述房间制冷的情况下，从所有i定义要求热传输介质温度T_w,i的最小值，作为所述标准热传输介质温度。

7.根据权利要求6所述的方法，

其中，基于在所述不同房间中的安装了所述至少两个室内单元中的具有所述最慢响应性的所述室内单元的房间中安装的所述恒温器，使用PI控制调节所述标准热传输介质温度，

其中，所述热传输介质温度被控制为经调节的标准热传输介质温度。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法，其中，所述室内单元是热发射器。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的方法，其中，所述室内单元是制冷器。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法，

其中，所述室内单元是从包括辐射器、地板加热器以及风机盘管单元的组选择的室内单元。

11.一种液体循环供热系统，

所述液体循环供热系统具有安装在不同房间中的至少两个室内单元、安装在所述不同房间中的每个房间中的恒温器，

并且该液体循环供热系统还包括控制器，该控制器被配置为基于在所述不同房间中的安装了所述至少两个室内单元中的具有最慢响应性的室内单元的房间中安装的所述恒温器所测量的温度，控制所述液体循环供热系统的热传输介质的温度。

12.根据权利要求11所述的液体循环供热系统，其中，所述控制器被配置为执行根据权利要求1至权利要求10中任一项的方法。