CN109564438B - 区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的增加 - Google Patents

Abstract

描述了一种基于需求的DH/DC网络运行的控制系统，用于分别来自制热源和/或制冷源并使用局部恒温控制阀通过局部制热系统和/或局部制冷系统的局部制热和/或制冷流的分布式控制。局部恒温控制阀适配成设置局部制热流量和/或局部制冷流量以及控制数据，所述控制数据选自被带至中央监测器中的任何下述数据：局部制热系统和/或局部制冷系统中的局部温度、阀位置、局部流量、局部制冷介质压力和/或局部制热介质压力、以及可选地来自网络的数据，中央监测器适配成监测控制数据并且根据局部制热系统和/或局部制冷系统的性能在开环控制中重设制热源和/或制冷源处的供给温度。

Description

区域制热中的返回温度的降低以及区域制冷中的返回温度的 增加

技术领域

本发明涉及一种制热或制冷区域网络、和/或一种根据诸如室内单元的局部单元的性能运行制热或制冷区域网络的方法，以分别实现DH/DC网络的低供给/高供给温度，并且还涉及在处理引擎上执行时实施运行方法的软件。

背景技术

区域制热或制冷系统优选具有供给流温度与返回流温度之间的高温差以及低流量以降低高压运行。在上述热分配系统中，恒定流量系统和可变流量系统以及上述两种流量系统的混合是已知的。恒定流量系统的优点是能够设置流量以实现液压平衡。缺点是网络中潜在的高返回温度和高的热损失以及高泵送成本。可变流量系统的优点是网络中潜在的低返回温度和低的热损失。缺点是存在不充分的液压平衡的风险。具有可变流量的中央制热的典型应用可以具有混合回路和不具有混合回路。压力和流量控制器能够用于维持液压平衡，上述控制器例如是：流量控制器、差压控制器、具有流量限制的差压控制器、具有流量控制的差压控制器、组合后的温度控制器和差压控制器。

重设、即降低区域制热(DH)网络的供给温度以及增大区域制冷(DC)网络的供给温度是一种运行制热或制冷区域网络的常见方法。最为常见的是，根据基于测得的室外温度的经验法则执行重设，即，当供给温度分别在DH/DC网络中减小/增大时，区域网络运营商根据室外温度增大/减小该供给温度。

同样地，大部分的室内制热/制冷单元配备有恒温控制阀，每个恒温控制阀的基准水平分别指的是制热/制冷率。特别地，当网络运营商增大/减小供给温度和/或由于压力条件的变化(静压力和差压)引起流量波动而使该供给温度增大/减小时，上述阀可能导致过度制热/过度制冷(或制热不足/制冷不足)。在上述情况下，恒温控制阀可能达到该阀的控制范围的端点处，随后，由于无法执行进一步的控制，因而建筑物中的房间可能受到过度制热或过度制冷。

中央制热装置的常规外部温度控制通常利用天气补偿制热曲线以根据测得的外部温度控制房间或DH系统的供给温度。通常手动地进行相关制热曲线的选择而不进行任何测量，并且结果通常较差，致使制热曲线不得不相当频繁地被人工推翻。同样地，由于外部温度传感器通常放置在建筑物的靠近中央制热装置的外墙上，在那里测得的温度不表示房屋的实际当前的制热要求。

为了尝试并克服上述缺点，已知使用外闭合控制环，在该外闭合控制环中嵌入有流动温度控制的局部内部回路。反馈回路能够利用经天气校正后的常规外部温度控制运行流动温度的内环的基准输入。

WO 2010/087759描述了具有间接型变电站构造的DH网络，即，为了借助调节次级侧的流量来设置次级供给温度以建立初级(DH网络)供给温度与次级(室内或建筑物内的回路)供给温度之间的关系，在变电站内调节制热流体的温度。这在用于热交换器运行的控制单元、例如变电站中完成。通过调节初级侧的控制阀和流量来根据初级供给温度定义次级供给温度(例如，室内散热器单元的入口)的设定值。根据来自用户的热需求以及其室内制热单元的性能，利用(制热源处的)次级温度的基于需求的控制以获得最低的返回温度，即，当返回温度和/或流量增大(意味着ΔT的减量)时，施加供给温度的增量。

发明内容

本发明的目的在于降低用于DH系统的返回温度并且增大用于DC系统的返回温度，两者均旨在避免低的ΔT问题。优选地，DH系统的供给温度保持在用于正常使用的最高能量或降低至尽可能最低，特别是考虑到长期持续的非高峰制热时间段。优选直接型变电站，该直接型变电站用于将在DH/DC网络中循环的初级供给温度直接引导至次级(住宅)回路。不(即不需要)借助WO 2010/087759所公开的变电站控制单元在变电站的层面上调节次级侧供给温度。

本发明的实施例的优点是：降低或防止在制热后/制冷后的局部单元中高于/低于舒适室内温度的过度制热/制冷的发生；和/或降低或防止分别与DH/DC网络的高/低返回温度相关的ΔT问题的发生。本发明的实施例通过中央监测器在区域的层面上执行监测，并且优选利用直接型变电站构造，而将该变电站变更为间接型变电站可以作为附加方案或替代方案添加。本发明的实施例根据用户的室内制热单元的性能调节热源处的初级供给温度。这通过选自用户层面的流量、返回温度、压降等的性能测量完成。尽管主要用途是降低返回温度，但本发明的实施例还可具有降低供给温度的目的。本发明的实施例的控制逻辑要求同时调节(来自热源的)初级供给温度和次级侧(变电站或建筑物内的用于制热的散热器或用于制冷的热交换器)的流量。这是在使供给流体从源流过变电站而不改变温度情况下完成的，即，不借助调节次级侧的流量来设置次级供给温度以建立初级(DH网络)供给温度与次级(室内或建筑物内回路)供给温度之间的关系。这能够作为附加方案或替代方案提供。本发明的实施例根据来自用户的热需求以及其室内制热单元的性能，利用(制热源处的)初级供给温度的基于需求的控制以获得最低的返回温度，即，当返回温度和/或流量增大(意味着ΔT的减量)时，施加供给温度的增量。

本发明的一个方面是提供基于需求的DH/DC网络运行和/或其运行方法，涉及根据诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元的各自的制热/制冷系统的性能重设制热源/制冷源处的供给温度。优选不在变电站调节流体温度，而是使来自源的、纯粹的供给流体传递至诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元的各自的制热/制冷系统。优选对诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元的各自的制热/制冷系统处的恒温控制阀进行更换，而非在变电站改变供给温度。上述系统或运行方法能够适用于具有用于局部单元的现有制热/制冷系统的现有DH/DC网络，但上述系统或运行方法对于最新设计的网络也是有效的。本发明的一个方面是基于需求的运行，根据局部流量、局部返回温度或其它的准则调节源处的供给温度，其中，上述其它准则诸如是压降低于设计水平、阀在其最大或最小范围或者接近其最大或最小范围内运行。在该基于需求的网络运行中，为了保持(来自局部单元的)返回温度尽可能低以避免低的ΔT问题，根据局部单元的制热装置/制冷装置的流量极限，在源处将供给温度保持得低或尽可能低。

系统优选仅在区域网络的局部单元处是可变流量网络，并且运行优选在区域网络的局部单元处是根据区域网络中的局部单元的性能的可变流量控制，例如通过恒温控制阀，同时使用直接型变电站。

相应地，测量局部单元(例如住宅)处的流量或返回温度以确定流量或返回温度是否达到或者接近上限或下限。当局部单元处的流量或返回温度达到上限(或在达到该上限前达到另一极限，该另一极限表明制热需求或制冷能量需求正在增加)时，信号被送至制热或制冷源或者控制该信号的装置，例如被送至具有控制器的监测单元。上述信号用于例如通过由区域网络运营商控制的设备增大或减小制热源处的供给温度。反之适用于区域制冷。用于上述控制的上限和下限不需要是绝对上限和绝对下限，但可分别设置成较低或较高的中间值，由此，例如，达到这些中间值就表明若不采取任何措施将达到全部的范围。在对供给温度进行改变后，再次检查局部单元的流量或返回温度，并且根据需要在开环控制中进行供给温度的进一步改变。以迭代的方式持续上述过程，直到局部单元中的流量或返回温度位于上限和下限内。

因此，根据区域网络的局部单元的制热或制冷装置处的流量或返回温度调节制热或制冷源。当在来自局部单元制热系统的返回温度的降低和由于局部恒温阀的热行为引起的流量的降低的情况下热需求保持相同的结果时，来自源的供给温度对局部单元中的阀的控制器造成影响，例如增大供给温度。

作为可选的额外方案，若在局部单元热系统中存在故障，则能够在闭环控制中利用所获得的值与用于返回温度和/或流量的预期值或计算值的偏差。

本发明的一个方面是为诸如住宅或建筑物以及工业场所的局部单元的所有制热器或制冷器配备自驱动恒温控制阀。上述恒温控制阀能够将室内温度作为设定点使用，并且该设定点应当被指定成与期望的室内温度相关(即，并非基准水平的设定，其中，每个上述基准水平指的是不同的制热率/制冷率)。现有恒温控制阀通常是自驱动(基于室内温度)恒温控制阀，该自驱动恒温控制阀自动调节局部单元的热供给的热交换器中的流量(即，在制热单元的情况下是局部住宅或建筑物中的散热器，在制冷单元的情况下是空调单元，而不是(即排除)来自变电站处的热交换器的次级供给的变化)以获得由用户定义的设定点温度。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。若它们的控制不充分，则应当替换。

局部单元的实际流量由区域网络运营商进行监测，其中，上述实际流量已经通过恒温控制阀自动定义。若局部室内单元的流量达到不期望的水平，则运营商分别增大/减小用于DH/DC网络的供给温度。不期望的水平可以是高或升高的(用于制热或用于制冷的)返回温度、或者是降低或低的返回温度、或者是增大的(用于制冷和/或制热的)流量，或者是压降低于设计水平、或者阀在其(用于制热和/或用于制冷的)最大或最小范围或接近其最大或最小范围运行不希望的水平可以是高或升高的(用于制热或用于制冷的)流量、或者是降低或低的(用于制冷或用于制热的)流量。由运营商执行的上述动作、即增大/降低供给温度(例如达到不连续的较高等级或较低等级)会致使来自局部单元的返回温度减小/增大，当返回温度过低/过高时，降低/增大供给温度是由运营商分别在DH/DC中执行的另一动作(为了降低来自DH/DC管网和其它系统设备的能量损失)。其目的是将供给温度分别在DH/DC网络中保持尽可能最低的值/最高的值。

本发明的实施例具有根据局部单元的制冷或制热装置的性能确定网络运行的特征。这避免了使用经验法则方法可能产生的任何低效率。

本发明还包括一种软件，该软件当在处理引擎上执行时执行本发明的方法中的任何方法。该软件能够存储在非暂时性信号存储介质。

本发明的实施例具有下述中的一个、一些或全部优点：

(i)在长期持续的非设计时间段内进行低温(低至55℃)/高温(高至10℃)的运行；

(ii)根据本发明的实施例的系统和方法能够通过在制热和制冷季节的整个时间段内降低/增大返回温度来避免ΔT问题(避免低的ΔT问题)；

(iii)避免过度制热/过度制冷或制热不足/制冷不足，是依次分别用于DH网络和DC网络的“最后三颗子弹”(the last three bullets)；以及

(iv)通过(DH网络和DC网络)网络的主泵站泵送的较低的流量。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的网络。

图2示出了两种网络的性能值。图2a示出了根据本发明的实施例的具有直接型变电站构造的网络，并且图2b示出了具有通常仅作为附加或选项考虑的间接型变电站构造的网络。图2a的网络包括室内制热单元(诸如，建筑物中的散热器)，由此，具体而言，示出了在能够用于本发明的实施例中的各种加热需求率下，返回温度和所需的质量流量根据源供给温度的不同等级的变化。散热器的原始热输出为

关于该散热器的设计参数，将90℃作为供给温度，将70℃作为返回温度，并且将20℃作为室内温度。图2b示出了本发明的嵌套实施例，包括变电站中的空间制热热交换器以及室内制热(散热器)或制冷单元。变电站的控制单元能够根据WO2010/087759(A1)所公开的逻辑进行控制，其控制朝向住宅管回路(在热交换器之后-Tss)的供给温度以获得朝向DH网络(在热交换器之前-Tpr)的最小返回温度。本发明的嵌套实施例的用途在于提供一种间接型变电站构造(空间制热热交换器和散热器)的相互性能并且定义DH供给温度(Tps)对DH返回温度(Tpr)的影响。考虑到两种变电站构造的初级侧，利用图2b的网络能够获得与图2a的网络相同的性能行为类型。图2b中以“点划线”示出的导管(couduit)表示根据每个实际热需求率

和每个DH供给温度(Tps)向室内制热导管提供好或最佳的供给温度(Tss_opt)。

图3示出了室内制冷单元的性能，具体而言，示出了在各种制冷需求率下，返回温度和所需的质量流量根据供给温度的不同等级的变化，由此，在总制冷负载为44.34kW的情况下，通过将供给温度设为4.4℃以及将返回温度设为13℃的同时将空气进口温度视为41℃以及将空气出口温度设为26℃的方式定义设计参数。

图4示出了用于作为经验法则的常规方案Sc2的供给温度、作为基于供给的性能的本发明的实施例Sc3、以及作为具有根据一年中的热负载期间的过高的质量流量的Sc3的进一步降低的本发明的另一实施例Sc3r。

图5示出了根据本发明的另一实施例的网络。

定义

“中央监测器”中使用的术语“中央”是指监测器能够从DH/DC网络的任何部分收集控制数据。监测器构造成能够可选地从网络中的任何地方接收控制数据以接收局部制热和/或制冷系统中的局部温度、阀位置、局部流量、局部制冷和/或制热介质压力。监测器可具有分层或分布式结构。如图1和图5所示意的那样，中央监测器25、75联接以将控制数据传递至：源16、18、66、68；住宅、建筑物和工业场所41、42、43、81、82、83；可控泵2；可控阀3；传感器24、74；变电站90；以及包括阀和旁通导管的集管67。

术语“源”是指向网络提供制热流体或制冷流体并且没有更高水平的源的实体。根据实施例，制冷和/或制热流体不是变电站的出口侧处的制冷或制热流体。本发明的优选实施例将处于源温度的流体直接传递至场所而不控制例如变电站处的主流与次流之间的关系。

“直接型变电站”例如通过控制该变电站处的主流的温度与次流的温度之间的关系，从而将处于源温度的制热或制冷流体传递至可能高于或低于该源温度的场所。

具体实施方式

本发明涉及一种根据诸如室内制热和制冷单元的局部单元的性能运行的区域网络，从而实现分别用于DH/DC网络的低供给温度/高供给温度。

本发明的实施例涉及一种例如用于区域制热和/或区域制冷的热能分配系统，其中，在上述区域制热和/或区域制冷中，通过载热体输送的热能用于对诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元进行制热和/或制冷。通过使载热体从中央控制热源(制热或制冷源)经由一根导管或者多根导管循环至局部单元的制热/制冷装置，从而实现局部单元的制热/制冷。因此，制热或制冷能量被布置成借助于一根供给导管或多根供给导管分配至制热或制冷装置，并且使用后的热载体在返回导管中返回。

本发明的实施例涉及区域制热或制冷体系，该区域制热或制冷体系包括诸如住宅、建筑物和工业场所的局部单元、导管网络以及通常在大型集中制热或制冷设备中产生的制热或制冷能量源。

尽管不那么优选，但来自中央制热或制冷设备的加热后或冷却后的热载体能够与来自区域制热或制冷系统的局部单元的返回后的热载体混合。优选地，上述方案并未实施而是作为附加或可选的替代方案提供。

诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元经由导管网络接收热载体中的制热和/或制冷能量。上述热载体可以是水。热水能够作为发电的副产物获得或者来自地热设备。水能够由制冷设备冷却。冷水或热水由泵泵送通过导管网络供给至局部单元。热水能够用于对散热器进行加热。如今已被冷却的热水返回至集中热源。冷水能够用于对空调单元的通风空气进行冷却。如今已被加热的冷水返回至集中制冷设备。对于连接至网络的局部单元而言，可能同时需要制热和制冷能量。本发明的区域系统具有用于制热和用于制冷的供给导管和返回导管、即四根导管。

上述网络还可包括例如储热器或冷却槽的热蓄能器以例如对峰值负载进行处理。

可能需要对现有的网络实施的修改包括为热交换器配备恒温控制阀，上述热交换器例如分别是用于在建筑物中制热或制冷的散热器、空气处理单元，优选地，不包括变电站中的热交换器以及压力限制装置，例如，压力的不平衡可能还会导致局部单元(包括变电站)中的过流或流量不足。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。网络中的压力因素可能导致分别用于制热系统和制冷系统的供给温度的进一步降低/升高以及返回温度的降低。

图1示出了用于分配制热能量和/或制冷能量的网络1。网络1可以是网状的或不是网状的。导管5利用诸如散热器的热交换器供给用于制热局部单元4的热载体，其中，上述局部单元4诸如是住宅41、42、43以及建筑物和工业场所。导管6利用诸如空调单元的热交换器供给用于制冷局部单元41、42、43的冷却水。导管8和9分别是用于导管5和导管6的返回导管。局部单元41、42、43具有制冷装置14和/或制热装置12。加热后的水被供给至制热装置12，冷却水被供给至制冷装置14。如今已被冷却的加热后的水经由返回导管8返回，如今已被加热的冷却水经由返回导管9返回。一些消耗物可从具有间接构造的变电站(未在图1中示出，也并未在图5的变电站90中示出)供给，其中，上述间接构造的变电站具有分别位于区域分配网络(分别用于DH的导管5和8或者用于DC的导管6和9)与局部住宅、建筑物以及工业场所的DH和DC的能量分配回路之间的热交换器32h和32c(以示意的方式在图1中示出)。热交换器32h和32c也可包含在图5所示的变电站9中，以形成间接型变电站。网络1能够仅用于制热、或仅用于制冷或者同时用于制热和制冷。

在局部单元41、42、43中，制热装置12和/或制冷装置14液压并联连接。每个制热装置12和/或制冷装置14分别通过旁通导管连接至导管5和8、导管6和9。通过例如用于制热回路的恒温控制阀19h和用于制冷回路的恒温控制阀19c的恒温控制阀19控制热载体到制热装置12和/或制冷装置14的流量。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

网络1能够包括一个或多个可控泵2、一个或多个可控阀3、一个或多个制热能量源16以及/或者一个或多个制冷能量源18。制热能量源16和/或制冷能量源18能够通过控制器20进行控制。网络1还可包括热蓄能器(未示出)，该热蓄能器例如是储热器和冷却槽，以例如对峰值负载进行处理并且也能够通过控制器20进行控制。

本发明的实施例涉及一种控制器20，该控制器20基于利用局部单元4(例如诸如住宅、建筑物和工业场所的局部单元41、42和43)中的恒温控制阀19h、19c的分布式控制以用于控制来自制热源或制冷源的热载体的温度。能够对流量进行测量，并且根据上述测量所测得的流量升高或降低(调节/设置/重设)供给温度。这使得流量控制不是必要的，但能够提供一些流量控制以作为选项或替代方案。

恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。上述恒温控制阀19h和19c基于设定点设置局部流量，该设定点能够由用户根据所需的房间温度或建筑物温度进行局部设置。控制数据能够通过例如用于制热回路的传感器22h以及用于制冷回路的传感器22c的传感器22进行测量，其中，控制数据例如是来自诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元41、42、43的温度、流量、压力和阀运行中的任何一种、一些或全部。上述传感器22h和22c分别在来自装置12和装置14的返回旁路中示出，以测量来自图1所示的、例如用于间接型变电站构造(未在图1或图5中示出，但例如能够包含于图1中的变电站或图5的变电站90中)的热交换装置32c和32h的返回旁路中的返回温度或流体温度。此外，阀19h和19c可适配成向控制器20报告它们的状态，但也可与温度传感器相关联以用于向控制器20报告输入温度。此外，传感器22h和22c以及阀19h和19c可适配成测量流量并且将这些流量报告给控制器20。控制数据能够通过传感器24阵列进行测量，其中，上述控制数据诸如是来自网络1的温度、流量、压力以及阀运行中的任何一种、一些或全部。上述控制数据被带到包括控制器20的中央监测单元25。通过该布置，能够对局部单元和网络的流量、压力以及温度进行监测并且将上述数据传输至中央监测单元25以及控制器20，其中，上述控制器20适配成识别分布式控制系统何时无法正常工作。

恒温控制阀19h和19c被安装成对局部单元中的、诸如散热器和空调设备的用于制热或制冷的所有热交换器进行控制。上述恒温控制阀19h和19c基于室内温度进行控制，这表明控制阀19h和19c优选地自驱动以自动调节局部单元41、42、43中的流量，使得对于每个恒温控制阀19h或19c而言，能够实现由用户定义的设定点温度。上述室内温度通过传感器26测量。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

数据收集和传输回路可具有与用于供给热载体的导管不同的拓扑结构。例如，控制数据网络10可包括节点15，该节点15可适配成收集控制数据并且将控制数据传输至控制器20。节点15可适配成累积控制数据。由为最终用户提供制热和制冷的当地组织控制的回路和网络也可不同于由网络运营商控制的回路和网络，该运营商是当地组织的供应商。

例如，由于恒温控制阀19h和19c的运行而自动定义的返回流量和温度能够通过区域网络运营商的监测装置28进行监测。流量的值被通信至中央监测单元25和控制器20。若局部单元4的流量达到不期望的水平、即阀19h或19c正在其控制范围的一端、例如接近关闭一端或完全打开一端运行，则该情况能够通过流量传感器22h、22c、28h或28c检测。若热载体已经达到高于特定值的高或升高的返回温度或者低于特定值的降低或低的返回温度，则网络运营商的中央控制器20能够分别增大/减小源16或18的供给温度。这优选地以逐步、即开环控制的方式完成。通过运营商的控制器20进行的上述动作会使来自局部单元41、42、43的返回温度减小/增大。控制源温度的运行是自动的。若源温度例如通过在适当的地方改变燃料消耗直接控制，则这是优选的。例如，源的高温会导致用户制热单元处的较高的温差。控制源温度的不那么优选的方法可以是混合热载体和冷载体这一方法，例如在源处混合热水和冷水，但是，该混合方法会降低供给能量。将处于纯粹的源温度的制冷流体通过直接型变电站供给至住宅和工业场所中的局部单元会导致用户制热或制冷单元处的较高的温差，这使得来自源的高供给能量没有衰减。制热或制冷源处的优选温度调节可通过控制进入锅炉的燃料或通过适合于加热或冷却源的类似方法进行，例如通过降低燃料的摄入或者降低来自产生较高的电力的CHP循环的蒸汽提取以得到低的供给温度。因此，在DH/DC网络的任一部分处的混合方法是不那么优选的。但是，若任何优点胜过缺点，则不排除本发明的实施例可采用该混合方法作为可选的附加方案或替代方案。

当一栋建筑物中的一个制热恒温阀19b达到其流量上限并且无法进一步打开时、或者当该恒温阀19h达到接近上述上限的值时，会产生基于局部单元的性能的特定控制问题。当一栋建筑物中的一个冷却恒温阀19c达到其流量上限但无法进一步打开时、或者当该恒温阀19c达到接近上述上限的值时，会产生相似的问题。优选将上述恒温阀更换为具有更大控制范围的恒温阀。报告回控制器20的阀状态还使得控制器20逐步改变源温度以解决上述问题。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

如前所述，根据局部单元41、42、43的性能来定义上述控制(例如，如图2所示那样用于DH网络、如图2a所示那样用于直接的变电站构造、如图2b所示那样用于间接的变电站构造以及如图3所示那样用于DC网络)。图2a示出了局部制热单元(例如，散热器12)的性能，示出了在各种加热需求率下，返回温度和所需的质量流量根据例如来自源6的供给温度的不同等级的变化。散热器的原始热输出为

关于该散热器的设计参数，将90℃作为供给温度，将70℃作为返回温度，并且将20℃作为室内温度(例如，通过传感器26测量)。类似地，图2b示出了图1中示意性示出的局部制热单元32h、32c的热交换器(例如，能够包含于图5中的变电站90)和散热器单元12的相互嵌套性能，示出了在考虑局部单元42的情况下并且在各种制热需求率下，导管8处的返回温度和所需的质量流量根据例如来自源6的供给温度的不同等级的变化。图3示出了局部制冷单元(例如，14)的性能，示出了在各种制冷需求率下，返回温度和所需的质量流量根据例如来自源8的供给温度的不同等级的变化。在总制冷负载为44.34kW的情况下，通过将供给温度设为4.4℃并且将返回温度设为13℃的同时将空气进口温度设为41℃并且将空气出口温度设为26℃的方式定义设计参数。

本发明的控制方法的实施例在制热季节之初开始，此时，例如从源6供给至网络的热水例如能够在诸如55℃的供给温度X℃下运行。上述开始时间段例如能够定义在最低加热需求与Y kW、例如3.96kW的加热需求之间。若超过上述后者的需求率，则运营商能够在YkW、例如3.96kW的加热需求率与ZkW、例如5.94kW的加热需求率之间的时间段内将供给温度重设至X+Δ℃、例如65℃。能够向较冷的时间段提供进一步提高供给温度的步骤。供给温度的每次增加会导致返回温度的唯一降低，同时保持质量流量要求与网络运营商所确定的一样低。这同样适配成DC系统，在制冷季节开始时，可以例如从源8向网络提供X'℃、例如10℃的供给温度。能够向随后较热的时间段提供减小的供给温度，例如，进行逐步减小，供给温度的每一步减小会使返回温度增大，并且保持所需要的质量流量与网络运营商所确定的一样低。

对于本发明的一些实施例而言，需要重设供给温度，其原因是，当分别为DH/DC网络供给低/高的供给温度时，由于高的制热/制冷负载率，所获得的返回温度等级增大/减小。如上所述，重设的原因是：一栋建筑物中的用于制热的恒温阀19h达到其流量上限但无法进一步打开；或者恒温阀19h达到接近上述上限的值、例如达到完全打开的90％或95％。在该情况下，无法获得充分的制热，因此重设源温度、例如将源温度提高5℃将有助于将恒温阀19h的运行范围朝其中间范围移动。若制热源温度的第一步骤的变化未获得合适的结果，则该步骤的变化可再次进行并且可根据需要重复步骤、即在开环控制中。当一栋建筑物中的用于制热的恒温阀19h达到其流量下限但由于该阀19h已经关闭而无法进一步闭合时、或者当该恒温阀19h达到接近上述下限的值、例如达到运行范围的10％或5％时，会产生类似的状况。在该情况下，源温度能够通过步骤的变化降低例如5℃。类似的控制运行能够应用于制冷回路。当一栋建筑物中的用于冷却的恒温阀19c达到其流量上限但无法进一步打开时、或者当该恒温阀19c达到接近上述上限的值、例如90％或95％时，需要进行重设。在该情况下，无法获得充分的制冷，因此，重设源温度、例如将源温度降低5℃将有助于将恒温阀19c的运行范围超其中间范围移动。若制冷源温度的第一步骤的变化未获得合适的结果，则该步骤的变化可再次进行并且可根据需要重复步骤、即在开环控制中。当一栋建筑物中的用于制冷的恒温阀19c达到其流量下限但由于该阀19c已经关闭而无法进一步闭合时、或者当该恒温阀19c达到接近上述下限的值时，会产生类似的状况。在该情况下，源温度能够通过步骤变化增大例如5℃。

恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

在DH/DC的现有区域网络的(在长期局部负载的作用下的)运行期间，能够分别应用低温/高温供给。上述现有网络的尺寸根据分别用于DH/DC的网络的、设计阶段期间的高温/低温设计温度进行设定。通过将局部单元中的流量保持为低于网络运营商所确定的特定水平并且通过增大/减小供给温度，能够在制热/制冷季节的全部时间段内分别降低/增大用于DH/DC网络的返回温度。

图4示出了各种示例和实施例：供给温度的调节：

-Sc2作为经验法则的示例，

-Sc3作为基于本发明的供给实施例的性能，以及

-Sc3r作为本发明的另一实施例，与根据一年中的热负载持续时间具有过高的质量流量的实施例Sc3相比进一步降低。图4示出了热负载持续时间曲线(例如，从最高到最低依次表示热需求)以及供给温度，(i)第一是“Sc2”，该“Sc2”作为供给温度根据室外温度从90℃变化至70℃的经验法则(在现有DH/DC网络中常见)，(ii)第二是“Sc3”，该“Sc3”作为通过利用本发明的一实施例所确定的场景，在该实施例中，采用定义为质量流量要求极限值的MF kg/s、例如0.0806kg/s，以及(iii)第三是“Sc3r”，该“Sc3r”是本发明的一实施例，在该实施例中，供给温度通过利用质量流量的额外容量进一步降低，上述质量流量的额外容量是由于采用在使用场景Sc2的设计时间段期间所考虑的“最大压力梯度－基于关键路径”的经验法则的定尺寸方法而产生的。

关于Sc3和Sc3r的供给温度场景的进一步细节如下。

Sc3：根据参照图2所述的局部单元制热系统的性能生成用于Sc3的供给温度方案。当来自局部制热单元的质量流量需求达到第一质量流量值、例如MF kg/s为例如0.0806kg/s的(前述)质量流量极限时，网络的运营商将供给温度增加第一温差Δ、例如比之前的温度值高5℃。若这未能使网络进入平衡状态，则供给温度可升高第二温差、例如5℃，或者通过相互作用进一步增加温差例如5℃的方式提高供给温度。

Sc3r：现有DH网络的尺寸根据考虑了关键路径(网络中的最长路径)的“最大压力梯度”这一定尺寸方法进行设定。由于该方法，基于关键路径的压力损失会造成压力损失值小于诸如P bar水平的设计压力损失水平，其中上述P bar例如是8bar。因此，这是局部性能是不期望的状态。因此，在网络中循环的质量流量等级能够进一步增加直到关键路径中的压力损失达到设计压力损失水平P bar、例如8bar。该网络在图4给出的其热负载持续时间内能够处理例如0.149kg/s的最大流量。在该流量的情况下，关键路径中的压力损失达到设计压力低水平P bar、例如8bar。一年的时间段内得到的供给温度方案能够通过利用上述过高的流量的容量而进一步降低。这能够在图4中观察到。

表1示出了对于各种线性热密度而言，与SC2的经验法则相比，应用本发明的实施例(即，实施例Sc3和Sc3r)时获得的益处，其中，线性热密度是指总体热需求[MWh]与网络长度[m]之间的比值。简而言之，对于分别具有不同水平的线性热密度的所有情况而言，百分比的降低高于10％。获得低的线性热密度可节省51.2万-65.6万欧元，而获得高的线性热密度可节省190万-200万欧元。

表1

表1表明与基于经验法则(Sc2)的常规方法的供给温度的重设策略相比，利用本发明的实施例、即Sc3和Sc3r可节省电力消耗。

图5示出了根据本发明的另一实施例的用于分配制热和/或制冷能量的网络50。网络50可以是网状的或不是网状的。导管55将热载体直接供给至局部单元83以利用诸如散热器的热交换器对该局部单元83进行制热，其中，上述局部单元83诸如是住宅、建筑物和工业场所。导管56将冷却水直接供给至局部单元83以利用诸如空调单元的热交换器对该局部单元进行制冷。局部单元83的运行与第一实施例的局部单元的运行相同，因而，将在下文中仅对局部单元81、82的运行进行详细描述。

导管55将热载体直接供给至变电站90以利用诸如散热器的热交换器进一步传输至局部单元81、82，从而对上述局部单元81、82进行制热，其中，上述局部单元81、82诸如是住宅、建筑物和工业场所。导管56将冷却水直接供给至变电站90以利用诸如空调单元的热交换器进一步传输至局部单元81、82，从而对上述局部单元进行制冷。网络50能够仅用于制热、或仅用于制冷或者同时用于制热和制冷。

导管58和59分别是用于导管55和导管56的返回导管。局部单元81、82、83具有制冷装置64和/或制热装置62。加热后的水被供给至制热装置62，冷却水被供给至制冷装置64。如今已被冷却的加热后的水经由返回导管58返回，如今已被加热的冷却水经由返回导管59返回。在局部单元81、82的情况下，诸如水的热载体供给通过变电站90，诸如水的制冷能量载体也是如此。返回导管还优选为穿过变电站90。

在局部单元81、82中，制热装置62和/或制冷装置64液压并联连接。每个制热装置62和/或制冷装置64分别经由变电站90连接至导管55和56，并且分别经由变电站90并通过旁通导管连接至导管58和59。分别通过恒温控制阀69h和69c控制热载体到制热装置62的流量和/或制冷载体到制冷装置64的流量。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

网络50能够包括一个或多个可控泵52、一个或多个可控阀53、一个或多个制热能量源66以及/或者一个或多个制冷能量源68。制热能量源66和/或制冷能量源68能够通过控制器70控制以例如控制源输出温度。网络50还可包括热蓄能器(未示出)，该热蓄能器例如是储热器和冷却槽，以例如对峰值负载进行处理并且也能够通过控制器70进行控制。

本发明的上述实施例还涉及一种控制器70，该控制器70基于利用局部单元81、82(例如诸如住宅、建筑物和工业场所)中的恒温控制阀69h、69c的分布式控制以用于控制从制热源或制冷源66、68直接供给至局部单元83或经由变电站90供给至局部单元81、82的热载体的流量和温度。上述恒温控制阀69h、69c基于例如能够由用户设置的设定点设置局部流量。控制数据能够通过分别用于制热和制冷回路的传感器72h和72c测量，其中，控制数据例如选自诸如住宅、建筑物或工业场所的局部单元81、82、83的温度、流量、压力和阀运行中的任何一种、一些或全部。控制数据能够从网络50供给至控制器20，其中，上述控制数据诸如是温度、流量、压力以及阀运行中的任何一种、一些或全部。网络控制数据能够通过传感器74测量，其中，上述网络控制数据诸如是温度、流量、压力中的一种、一些或全部。上述控制数据被带到包括控制器70的中央监测单元75。网络的流量、压力以及温度被监测并传输至中央监测单元75以及控制器70，其中，上述控制器70识别分布式控制系统何时无法正常工作。

恒温控制阀69h和69c被安装成对局部单元81、82、83中的、诸如空调设备和散热器的用于制热或制冷的所有热交换器进行控制。上述恒温控制阀69h和69c基于室内温度进行控制，这表明自驱动的控制阀69h和69c自动调节局部单元81、82、83中的流量，使得对于每个恒温控制阀69h或69c而言，能够实现由用户定义的设定点温度。上述室内温度例如通过传感器76测量。

恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

变电站90可构造成包括阀和旁通导管的集管67，如有必要(但不那么优选，因此，作为附加额外方案或替代方案)，还可包括泵，以将从制热回路获得的、诸如水的制热载体与从制冷回路获得的制冷载体混合。不那么优选的、将较冷的热载体与较热的热载体混合以使热载体的温度降低至来自源66的温度之下的方法会损失能量和热交换器处的潜在温差，其中，上述热交换器例如是住宅、建筑物或工业场所中的散热器或冷却设备。将较冷的热载体与较热的热载体混合以使制冷载体的温度增大至来自源68的温度这一替代方案也不那么优选。因此，若变电站90能够独立于来自源66或68的热载体的温度设置用于建筑物81、82的制热或制冷的、该变电站90自身的出口温度，则不那么优选。这应当仅用作可选附加方案或替代方案以适应与网络的另一部分中的问题相关的、由控制器20做出的源温度的变化。因此，向变电站90提供混合载体流的能力是不那么优选的，即使这使得网络不那么依赖于网络的仅一个部分中发生的情况。因此，将供给物(热或冷)与返回介质或者任何其它较冷或较热的介质混合并未包含于本发明或者不那么优选，因为提供处于最高温度的供给介质会导致返回温度的降低。

由于恒温控制阀69h和69c的运行而自动定义的流量由区域网络运营商的监测装置监测(参见图1中的物件28，并未在图5中示出但能够可选)。流量的值被通信至中央监测单元75和控制器70。若局部单元81、82、83的流量达到不期望的水平、即网络的一部分中的热载体已经达到高于特定值的高或升高的返回温度或者低于特定值的降低或低的返回温度，则运营商经由控制器70的运行分别增大/减小源66或68的供给温度。通过运营商进行的上述动作会使来自局部单元81、82、83的返回温度减小/增大。控制源温度的运行可以是自动的。通过混合制热载体与制冷载体、例如混合热水与冷水对源温度进行控制是不那么优选或需要避免的。

如前所述，上述控制基于开环中的局部单元81、82、83的性能进行定义，并且用于DH网络的图2和用于DC网络的图3也同样适配于网络50。

本发明的控制方法的示例在制热季节之初开始，此时，供给至网络的水例如能够在诸如55℃的供给温度X℃下运行，这如上所述也同样适配于网络50。上述开始时间段例如能够定义在最低加热需求与Y kW的加热需求(例如3.96kW)之间。若超过上述后者的需求率，则运营商能够在Y kW、例如3.96kW的加热需求率与Z kW、例如5.94kW的加热需求率之间的时间段内将供给温度重设至X+Δ℃、例如65℃。能够向较冷的时间段提供进一步提高供给温度的步骤。供给温度的每次增加会导致返回温度的唯一降低，同时保持质量流量要求与网络运营商所确定的一样低。这同样适配于DC系统，在制冷季节开始时，可以向网络提供供给温度X'℃、例如10℃。能够向随后较热的时间段提供减小的供给温度，每次减小会使返回温度增大，并且保持所需要的质量流量与网络运营商所确定的一样低。

当分别为DH/DC网络供给低/高的供给温度时，由于高的制热/制冷负载率，所获得的返回温度等级增大/减小，因此需要重设供给温度。进行重设的另一原因是：一栋建筑物中的恒温阀19h达到其流量上限但无法进一步打开；或者恒温阀19h达到接近上述上限的值。在该情况下，无法获得充分的制热，因此重设源温度、例如将源温度提高5℃将有助于将恒温阀19h的运行范围朝其中间范围移动。若制热源温度的第一步骤的变化未获得合适的结果，则该步骤的变化可再次进行并且可根据需要重复步骤。当一栋建筑物中的用于制热的恒温阀19h达到其流量下限但由于该阀19h已经关闭而无法进一步闭合时、或者当该恒温阀19h达到接近上述下限的值时，会产生类似的状况。在该情况下，源温度能够通过步骤的变化降低例如5℃。类似的控制运行能够应用于制冷回路。

在DH/DC的现有区域网络的(在长期局部负载的作用下的)运行期间，能够分别应用低温/高温供给。上述现有网络的尺寸根据分别用于DH/DC的网络的、设计阶段期间的高温/低温设计温度进行设定。通过将局部单元中的流量保持为低于网络运营商所确定的特定水平并且通过增大/减小供给温度，能够在制热/制冷季节的全部时间段内分别降低/增大用于DH/DC网络的返回温度。

图4以及关于该图4作出的评论也适配于该实施例。

所获得并且在表1中示出的益处也适配于网络50。

总结第一实施例和第二实施例表明，能够以各种方式实施DH/DC网络的基于需求的运行的控制系统，该控制系统用于通过利用局部恒温阀的局部制热和/或制冷系统对来自制热和/或制冷源的局部制热和/或制冷流进行分布式控制。在上述实施例中，根据局部制热和/或制冷系统的性能在开环控制中重设制热和/或制冷源的供给温度。上述性能可以是达到其范围的一端的恒温阀、超过设计值的返回温度、小于设计水平的压降、或者制热或制冷需求率。恒温控制阀优选为主动恒温控制阀。

根据本发明的方法能够通过作为单独的设备或者嵌入例如中央监测器25、75的另一设备中的控制器20、70执行。本发明能够使用处理引擎来执行功能。处理引擎优选具备处理能力，该处理能力诸如由一个或多个微处理器、FGPA或者中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)提供，并且该处理能力适配成通过利用软件、即一个或多个计算机程序进行编程来执行相应的功能。对软件的引用可包括能够经由编译语言或解释性语言通过处理器直接或间接执行的语言中的任何类型的程序。本发明的任何方法的实施能够通过逻辑电路、电子硬件、处理器或者可包括集成到任何程度的任何类型的逻辑或模拟电路的电路执行，并且不限定于通常的目标处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、离散部件或晶体管逻辑门以及类似的部件。

上述控制器20、70可具有存储器(诸如非暂时性计算机可读介质、RAM和/或ROM)、操作系统，并且可选地具有诸如固定式样显示器的显示器、用于诸如键盘的数据录入设备的端口、诸如“鼠标”的指针设备、连接其它设备的串行或并行端口、连接至任何网络的网卡和连接设备。

软件可以以计算机程序产品的方式实施，并且当该软件加载到控制器20、70上并且在诸如微处理器、ASIC、FPGA等一个或多个处理引擎上执行时，该软件适配成执行如下文列举或如上文所述的功能。因此，用于与本发明的任何实施例一起使用的控制器20可包含能够运行计算机软件形式的一个或多个计算机应用的计算机系统。

如上所述的方法能够通过在计算机系统上运行的一个或多个计算机应用程序执行，其中，上述计算机应用程序通过加载至存储器并且在操作系统上或与该操作系统关联地运行的方式运行，该操作系统诸如由美国微软公司提供的Windows^TM、Linux、Android或类似的操作系统。计算机系统可包括主存储器、优选随机读取存储器(RAM)，并且还可包括非暂时性硬盘驱动和/或可移除式非暂时性存储器、和/或非暂时性固态存储器。可移除式非暂时性存储器可以是诸如压缩盘(CD-ROM或DVD-ROM)和磁带的、通过适当的读取器读取和写入的光盘。可移除式非暂时性存储器可以是计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其内的计算机软件和/或数据。非易失性存储式存储器能够用于存储持久的信息，该持久的信息在计算机系统断电时不应当丢失。应用程序可使用或存储非易失性存储器中的信息。

上述软件能够用于DH/DC网络的基于需求的运行，用以通过利用局部恒温控制阀的局部制热和/或制冷系统对来自制热和/或制冷源的局部制热和/或制冷流进行分布式监测和可选式控制，上述局部恒温控制阀设置局部制热和/或制冷的流量。以计算机程序产品的方式实施的软件适配成，当该软件加载到相应的控制器或设备上并且在诸如微处理器、ASIC、FPGA等一个或多个处理引擎上执行时，执行下述功能：

接收控制输入数据，该控制输入数据选自局部制热和/或制冷系统中的局部制冷和/或制热介质温度、局部流量、局部阀运行、局部制冷和/或制热介质压力、以及可选地来自网络的数据；

监测流量、压力以及温度，并且根据诸如开环控制中的前述控制输入数据的局部制热和/或制冷系统的性能对上述流量、压力以及温度进行控制，例如通过以连续的方式进行重设或通过制热和/或制冷源的温度的离散步骤进行上述控制。

以计算机程序产品的方式实施的软件适配成，当该软件加载到相应的一个或多个设备上并且在诸如微处理器、ASIC、FPGA等一个或多个处理引擎上执行时，执行下述功能：

若检测到局部制热和/或制冷系统的流量达到不期望的水平、或者检测到恒温控制阀已经达到上限或下限、或者检测到压降低于设计水平，则增大或减小开环控制中的制热和/或制冷源的供给温度。供给温度的增大或减小会致使来自局部制热和/或制冷系统的返回温度减小/增大。

上述软件中的任何软件可作为计算机软件产品实施，上述计算机软件产品已被编译以用于网络的任何服务器或节点中的处理引擎。上述计算机软件产品可存储在非暂时性信号存储介质上，该非暂时性信号存储介质诸如是光盘(CD-ROM或DVD-ROM)、数字磁带、磁盘、诸如USB闪存的固态存储器、ROM等。

Claims (8)

1.一种基于需求的DH/DC网络(1；50)运行的控制系统，所述控制系统用于在局部单元(41、42、43；81、82、83)中制热流体和/或制冷流体的局部制热流量和/或局部制冷流量的分布式控制，

所述制热流体或所述制冷流体分别来自制热源和/或制冷源(16、18；66、68)并且使用局部恒温控制阀(19h、19c；69h、69c)通过所述局部单元(41、42、43；81、82、83)的局部制热系统和/或局部制冷系统，

其中，所述局部恒温控制阀适配成根据局部测量的温度在所述局部单元中设置所述局部制热流量和/或所述局部制冷流量，

其中，控制数据选自被带至中央监测器(25；75)的任何下述控制数据：所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统中的局部返回温度、阀位置、局部流量、和/或局部制冷介质压力和/或局部制热介质压力，

其中，所述中央监测器适配成监测所述控制数据并且根据所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统的性能以逐步的方式重设所述制热源和/或所述制冷源处的供给温度，并且

其中，如果所述中央监测器(25；75)检测到所述局部单元(41、42、43；81、82、83)的局部制热系统和/或局部制冷系统之一中：

i)当局部流量被选择为所述控制数据时，流量达到上限或下限，或者

ii)当局部返回温度被选择为所述控制数据时，返回温度达到上限或下限，或者

iii)当局部阀运行被选择为所述控制数据时，恒温控制阀已经达到上限或下限，或者

iv)当局部压力被选择为所述控制数据时，压降低于设计水平，

则所述中央监测器适配成以逐步的方式增大或减小制热源和/或制冷源(16、18；66、68)的供给温度。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括局部自驱动控制阀，所述局部自驱动控制阀用于自动地调节所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统(41、42、43；81、82、83)中的流量，以达到所述局部恒温控制阀(19h、19c；69h、69c)的设定点温度。

3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，供给至所述局部自驱动控制阀的制热流体或制冷流体处于所述制热源和/或所述制冷源(16、18；66、68)处的制热流体或制冷流体的所述供给温度。

4.如先前任一权利要求所述的控制系统，其特征在于，所述供给温度的增大或减小导致来自所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统的返回温度减小/增大。

5.一种基于需求的DH/DC网络(1；50)运行的运行方法，所述方法用于在局部单元(41、42、43；81、82、83)中制热流体和/或制冷流体的局部制热流量和/或局部制冷流量的分布式控制，

所述制热流体和/或所述制冷流体分别来自制热源和/或制冷源(16、18；66、68)并使用局部恒温控制阀(19h、19c；69h、69c)通过所述局部单元(41、42、43；81、82、83)的局部制热系统和/或局部制冷系统，所述方法包括：

·根据局部测量的温度设置所述局部恒温控制阀以设置所述局部单元中的所述局部制热流量和/或所述局部制冷流量；

·将来自所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统的控制数据通信至中央监测器(25；75)，所述控制数据选自任何下述控制数据：所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统中的局部返回温度、局部流量、局部阀运行、和/或局部制冷介质压力和/或局部制热介质压力，

·如果所述中央监测器(25；75)检测到所述局部单元(41、42、43；81、82、83)的局部制热系统和/或局部制冷系统之一中：

i)当局部流量被选择为所述控制数据时，流量达到上限或下限，或者

ii)当局部返回温度被选择为所述控制数据时，返回温度达到上限或下限，或者

iii)当局部阀运行被选择为所述控制数据时，恒温控制阀已经达到上限或下限，或者

iv)当局部压力被选择为所述控制数据时，压降低于设计水平，

则所述中央监测器以逐步的方式增大或减小制热源和/或制冷源(16、18；66、68)的供给温度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：通过局部自驱动恒温控制阀自动地调节所述局部制热系统和/或局部制冷系统(41、42、43；81、82、83)中的流量以达到设定点温度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，供给至所述局部自驱动恒温控制阀的制热流体或制冷流体处于所述制热源和/或所述制冷源(16、18；66、68)处的制热流体或制冷流体的所述供给温度。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述供给温度的增大或减小导致来自所述局部制热系统和/或所述局部制冷系统的返回温度减小/增大。

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