CN109237600A - 加热系统 - Google Patents

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Abstract

描述了包括具有主级侧(3)和次级侧(4)的热交换器(2)的住宅加热系统(1)，其中主级侧(3)连接至热源并且次级侧(4)连接至加热装置，所述加热装置包括多个分支(6，7)，每个分支(6，7)具有热交换设备(8，9)。这种住宅加热系统应最小化热量消耗。为此，具有流量控制阀(16)和在流量控制阀(16)上保持恒定压力差的压力调节阀(17)的阀装置(14)定位在热交换器(2)和分支(6，7)之间的管线(15)中。

Description

加热系统
技术领域
本发明涉及包括具有主级侧和次级侧的热交换器的住宅加热系统，其中主级侧连接至热源并且次级侧连接至加热装置，加热装置包括多个分支，每个分支具有热交换设备。
背景技术
由热源提供的热量被转移到热交换器的次级侧上的载热流体。传热流体用于将热量传输到热交换设备，例如用于加热建筑物中的房间的散热器、地板加热单元等。
主级侧上的热源可以例如是区域加热系统。其他类型的热源是可能的，如太阳能等。
分支中的热交换设备通常通过阀控制。阀可以由房间的使用者手动调节。在大多数情况下，阀由恒温器头驱动，使得热量消耗可以适于实际，并且因此能量消耗可以被保持在低水平处。
发明内容
本发明的目的是使热量消耗最小化或使能量效率最大化。
这个目的通过如开头所述的住宅加热系统解决，在于具有流量控制阀和在流量控制阀上保持恒定压力差的压力调节阀的阀装置被定位在热交换器与分支之间的管线中。
换句话说，阀装置控制所有分支的组合流量，然而，在热交换器的下游。因此可以调节供应给所有分支的流量，从而一方面这些需求被满足并且另一方面可以将输送到分支的热量保持在最小处。流量控制阀本身的控制可以相当简单，因为调节流量控制阀的开度就足够了。通过流量控制阀的流量取决于开度，例如从在阀元件和阀座之间的距离，以及进一步取决于在流量控制阀上的压力差。压力差可以通过压力调节阀保持恒定。因此，只需要调整阀元件离开阀座的距离即可调节所需的流量。流量控制阀和压力调节阀可以组合在共同单元中，因此也可以用“流量控制部分”代替术语“流量控制阀”，并且用“压力调节部分”代替术语“压力调节阀”。
在本发明的一个实施例中，流量控制阀通过由控制器控制的致动装置致动，其中控制器被连接至在分支的返回管线中的返回温度传感器。控制器可以控制到分支的所需流量。然而，在一些情况下，例如与设计流量相对应的设定值太高，使得不是所有供应到热交换设备的热量都被用于加热房间。在这种情况下，所有分支的返回管路中的温度过高，并且流量控制阀可以通过降低流量来相应地反应。
在本发明的一个实施例中，控制器被连接至分支上游的供应温度传感器。在该实施例中，可以检测ΔT，换句话说，如在阀装置上测量的温度差，例如分别在供应管线和返回管线中测量并因此表示分支上的温度变化。ΔT测量值然后可以用来另外地调整流量度。
在本发明的一个实施例中，供应温度传感器被布置在阀装置的上游。测得的温降(例如在分支及其连接的热交换器上)另外地用于调节流量。
在本发明的一个实施例中，控制器被连接至室温传感器。如上所述，当诸如散热器或地暖单元的热交换设备由温度控制阀控制时，室温的温度信息是可获得的。这个房间温度信息可以被传送给控制器。然后，控制器能够使用房间或多个房间或所有房间的温度来调节由流量控制阀控制的到分支的流量。
在本发明的一个实施例中，室温传感器是控制通过热交换器装置的流动的控制装置的一部分。如上所述，在许多阀或其他流量控制装置中，已经存在温度敏感装置，该温度敏感装置用于调节通过每个单独热交换设备的流量。
在本发明的一个实施例中，供应控制阀被布置在热交换器的次级侧的下游并且在热交换器的主级侧的入口处被连接至温度传感器。因此供应控制阀可以用于根据热交换器的主级侧的入口温度另外地控制载热流体到分支的流量。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述实施例，其中：
图1是住宅加热系统的第一实施例的示意图，
图2示出了阀装置的示意图，并且
图3示出了住宅加热系统的第二实施例。
具体实施方式
图1示意性示出了住宅加热系统1。加热系统1包括具有主级侧3和次级侧4的热交换器2。主级侧3被连接至热源5。热源可以是例如，区域加热能量系统、太阳能、地热等。在替代实施例中，装置2将不是热交换器而是热源本身，例如锅炉、电加热器等。
次级侧4被连接至加热装置。加热装置包括多个分支6，7。本加热系统仅示出两个分支6，7。然而，加热系统可以是具有更多房间的房屋的一部分。以这种方式，将会有多于所示的两个分支6，7。
分支6包括热交换设备8，并且分支7包括热交换设备9。热交换设备8，9可以例如是散热器、地板加热单元等。每个热交换设备8，9被连接至阀10，11。阀10，11例如是恒温控制阀，或者阀10，11是可以操作以根据温度测量值控制温度的电控阀。在图示中，温度传感器12，13被显示用于每个阀10，11，然而在替代实施例中，温度传感器中的全部或一些可以被分开到任何阀并且纯粹地工作为测量例如在房间中的温度(稍后也参见实施例)。在任何情况下，温度传感器12，13检测由热交换设备8，9加热的房间内的温度，并且被连接至控制器26，用于关于被测量的各个温度的数据传送。
所示的阀装置14是被定位在热交换器2的次级侧4与分支6，7之间的管线15中，即热交换器下游，但也可以代替地被定位在例如返回管线处，例如组合的返回管线28。阀装置14包括流量控制阀16和压力调节阀17。压力调节阀17使在住宅加热系统1中的两个位置上的压力差基本上保持恒定，其中根据所示实施例的这种情况是在流量控制阀16上。
图2示意性示出组合在共同壳体中的阀装置14、流量控制阀16和压力调节阀17。因此可以用“流量控制部件”或“流量控制部分”代替术语“流量控制阀16”，并用“压力调节部件”或“压力调节部分”代替术语“压力调节阀”。
控制阀16包括阀元件18和阀座19。如果阀元件18和阀座19之间的间隙上的压力差恒定，则流量通过阀元件18和阀座19之间的距离确定。然而，在许多情况下，阀装置14本身上的压力差不恒定。它取决于例如来自在分支6，7中的阀10，11的开度，并且取决于由这些阀10，11引起的压降。
为了保持在阀元件18和阀座19之间的间隙上的压差或压降恒定，包括阀元件20和阀座21的压力调节阀17被提供。阀元件20由膜22致动。膜22在一侧(朝向阀元件18的一侧)被中间压力P2加载，并且在相对侧(背对着阀元件18)上在阀装置14的出口23处或阀装置14下游的另一点处被压力P3加载。中间压力P2取决于在阀元件20与压力调节阀17的阀座21之间的距离，其进而取决于P2和P3之间的压力差。这种阀装置的基本结构是已知的。压力调节阀17使在流量控制阀16上的压力差基本上保持恒定。
流量控制阀16的阀元件18然后例如被连接至阀杆24，所述阀杆24被连接至致动装置25。致动装置25由控制器26控制。控制器26可以是致动装置25的一部分，或者可以被连接至致动装置25。
控制器26可以承受例如用于通过所有分支6，7的期望的总流量的设定值。
然而，如图1所示，控制器26被连接至所有分支6，7的返回管线28中的返回温度传感器27。因此控制器26能够控制通过所有分支6，7的总流量，使得在返回管线28中的温度不超过给定值。
此外，控制器26被连接至分支6，7上游和阀装置14上游的供应温度传感器29。与供应温度传感器29一起，返回温度传感器27可以检测分支6，7上的温差ΔT。因此阀装置14能够响应于所需的温差ΔT来调节加热装置中的总体流量。
图3示出了相同概念的稍微不同的实施例，但是其中压力调节阀17使在住宅加热系统1中的两个位置上的压力差基本上保持恒定，其中根据所示实施例的这个通过例如脉冲管、毛细管等的压力通信连接件33被连接到不同的位置。在所示的实施例中，连接件是到返回管线28，然而其可能在管线的任何位置处。此外，两个压力连接件可以被连接至在住宅加热系统1处的不同位置，例如通过压力通信连接件33，例如，脉冲管、毛细管等。否则所示实施例以与图1和2的实施例相同的方式工作，仅仅使在住宅加热系统1中两个位置上的压力差或压降保持恒定。
图3示出住宅加热系统1的第二实施例。相同的元件用相同的附图标记表示。
图3中所示的加热系统与图1中所示的加热系统的不同之处在于，控制器26另外地被连接至分支6，7中的温度传感器12，13，其中这些温度传感器不构成恒温阀的一部分-阀10，11可以通过致动器35，36调节，可选地也可以与控制器26连接。
因此，控制器不仅可以单独使用返回温度或者使用ΔT作为被交换能量的信息以优化流量。此外，可以使用关于实际测量温度的信息(例如室温)以使用尽可能少的能量来优化通过加热系统的流量，但仍然传输所需的能量。加热系统可以是自学习的，并且可以反作用于与热交换设备相关的显现来优化能量消耗。
温度测量可以以多种方式使用。
设计流量是以其他方式计算或确定的，其中设计流量与某些加热条件相关联。
设计流量是流过所有分支6，7的组合流量。
当需要小于设计流量的部分负载时，热交换设备8，9的一些阀10，11由于热量需求中的变化而关闭(例如当较低的热量要求或甚至没有热量要求时)，其他的阀将会得到过多的流量，导致过高的返回温度。这由返回管线28中的返回温度传感器27拾取。然后，组合流量将被向下校正并且实现用于部分负载的动态平衡。
当设计流量是基于设计热量要求计算时，流量是基于选定的温差ΔT被计算的。由于包括在热量要求计算中的若干安全因素，实际的热量要求通常较低。结果是实际的返回温度高于期望。具有相同效果的ΔT平衡的额外的返回温度控制因此可以优化系统自动达到期望的返回温度。所有负载都是如此。这意味着，如果控制器26通过响应于所测量的ΔT调节相对于设计流量的流量，加热系统1可以瞬间对系统要求进行校正。
通常所供应的温度将随着环境温度的增加而下降，例如相对于建筑物的外部温度，并且在一个实施例中，同时在返回管线28中的期望返回温度或设定点返回温度也将降低，但不一定具有相同的量，因此在这个实施例中的控制可以被控制到随着降低供应温度和/或环境温度而降低的ΔT。
在图3所示的实施例中，系统可以被不断优化。温度传感器12，13测量例如在房间中的局部温度，并将其通信到控制器26。在该实施例中，温度传感器12，13不直接与流量调节阀10，11(在一些实施例中可能根本不存在)通信，并且因此不形成恒温器的一部分，而是操作以测量作为到控制器26的输入的温度。如果不被校正，则流水温度将根据在建筑物中的最临界的房间被调节，这意味着其他房间将得到过高能量，即过高的流量和/或过高的流水温度。通过控制返回温度，每个分支6，7的控制将被动态优化，在于如果返回温度或温度差ΔT过高，流量将被向下校正。如果返回温度或温度差ΔT过低，流量将被向上校正。来自传感器12，13的(房间)温度测量值将被控制器26使用，以监测被加热的每个区域(房间)将接收足够的加热能量，诸如通过根据设定温度监测温度。
然而，当单独分支6，7包括温度组件和对实际测量(房间)温度的温度测量值时，这也可以被通信给控制器26并且被考虑到以确保每个分支6，7将获得足够的流量。
因此，图1和图3所示的加热系统将低温与由高效率达到的最佳舒适度结合在一起。
在所示的实施例中，供应控制阀30可以布置在热交换器2的次级侧4下游的管线15中。供应控制阀30被连接至在热交换器2的主级侧3的入口32处的温度传感器31。因此可以另外地使用在热交换器2的主级侧3的入口32处的温度信息来控制到分支6，7的流量。
在图示中，可以看到两个分支6，7，但是，这可以是任何数量。一个这样的阀装置14可以控制任何多个分支6，7，并且在更进一步的实施例中，任何平行的加热系统组1连接至相同热源，并且共享或各自具有其自己的局部热交换器2。在这个平行实施例中，平行的加热系统1的每一个然后可以具有它们自己的阀装置14，或者在特定实施例中，单个这样的阀装置14被布置在平行加热系统1的每一个的上游，服务于平行加热系统全部。
图3进一步示出外部控制器36可以被连接至诸如致动器34，35、温度传感器12，13，27，29、控制器26等的一些或全部设备。这可以是对于如图所示的任何实施例的情况，但是特别是对于具有平行加热系统1的任何实施例。外部控制器36然后可以监督组合系统，例如设定设计流量，例如根据所有平行连接的加热系统1的所有分支6，7的最临界的热交换设备8，9。然后，根据上述实施例，阀装置14(一个组合用于全部和/或一个连接至平行加热系统1的每一个)根据所测量的ΔT校正流量。
本发明不限于所示实施例，但是本领域技术人员将会发现将来自每个实施例的元件结合是显而易见的，诸如来自图1的实施例示出如在图3中的温度传感器12，13，而不是恒温器的一部分。

Claims (13)

1.一种加热系统(1)，包括具有主级侧(3)和次级侧(4)的热交换器(2)，其中主级侧(3)被连接至热源并且次级侧(4)被连接至加热装置，所述加热装置包括多个分支(6，7)，每个分支(6，7)具有热交换设备(8，9)，其特征在于，阀装置(14)被布置在所述加热装置热交换器(2)的下游，所述阀装置(14)具有流量控制阀(16)和压力调节阀(17)，所述压力调节阀(17)使加热系统(1)中的两个位置上的压力差保持恒定。
2.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其中所述两个位置位于流量控制阀(16)上并被定位在热交换器(2)和所述分支(6，7)之间的管线(15)中。
3.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其中所述两个位置是所述流量控制阀(16)的上游位置和在所述分支(6，7)的返回管线处的位置。
4.根据权利要求1、2或3所述的加热系统，其特征在于，所述流量控制阀(16)由被控制器(26)控制的致动装置(25)致动，其中所述控制器(26)被连接至在所述分支(6，7)的返回管线中的返回温度传感器(27)。
5.根据权利要求4所述的加热系统，其特征在于，所述控制器被连接至所述分支(6，7)上游的供应温度传感器(29)。
6.根据权利要求5所述的加热系统，其特征在于，所述供应温度传感器(29)被布置在所述阀装置(14)的上游。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的加热系统，其特征在于，所述控制器(26)被连接至室温传感器(12，13)。
8.根据权利要求7所述的加热系统，其特征在于，所述室温传感器(12，13)是控制通过所述热交换设备(8，9)的流量的控制装置(10，11)的一部分，所述温度传感器(12，13)适于将测量结果通信给控制器(26)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的加热系统，其特征在于，供热控制阀(30)被布置在所述热交换器(2)的所述次级侧(4)的下游并且在热交换器(2)的主级侧(3)的入口(32)处被连接至温度传感器(31)。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的加热系统，其特征在于，所述压力调节阀(17)独立于所述控制器(26)操作，但是其中所述控制器(26)适于根据来自返回温度传感器(27)和/或供应温度传感器(29)的测量值校正所述流量控制阀(16)。
11.根据权利要求10所述的加热系统，其特征在于，所述压力调节阀(17)独立于所述控制器(26)操作，但是其中所述控制器(26)适于根据来自返回温度传感器(27)和供应温度传感器(29)的测量值的温差校正所述流量控制阀(16)。
12.一种操作加热系统(1)的方法，所述加热系统(1)包括具有主级侧(3)和次级侧(4)的热交换器(2)，其中所述主级侧(3)被连接至热源，并且所述次级侧(4)被连接至加热装置，所述加热装置包括多个分支(6，7)，每个分支(6，7)具有热交换设备(8，9)，其中阀装置(14)被布置在所述热交换器(2)的下游，所述阀装置(14)具有流量控制阀(16)和压力调节阀(17)，所述压力调节阀(17)使加热系统(1)中的两个位置上的压力差保持恒定，所述方法用于由控制器以根据温度测量值校正流量。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法在根据权利要求1-11中任一项所述的加热系统上运行。
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