CN111023255A - 一种采暖智能温控阀超调量的预期控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，包括如下步骤：步骤1，设定温度上限值、温度下限值，根据当前智能温控阀状态和室内温度变化速率，通过超调量计算公式，确定超调量过热值或超调量过冷值；步骤2，判断执行的动作；步骤3，更新超调量计算公式。本发明能够使室内温度维持设定的温度范围内，提高了控制精度，而且提高了用户的舒适度，达到了节能的效果。

Description

一种采暖智能温控阀超调量的预期控制方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，尤其涉及一种采暖智能温控阀超调量的预期控制方法。

背景技术

建筑采暖系统一般有地板辐射采暖和暖气片采暖两种方式，它们采用热辐射和热对流两种换热方式为房间供热，热舒适度较高。同时，为保证采暖时的室内温度，需要对采暖系统的供热量进行调节。采暖系统的调节方式有：供水温度控制(调节采暖的供水温度)、变流量控制(调节采暖的水流量)、启停控制(设定温度上下限控制系统启停)、间歇调节(调节采暖的供暖时间)，等等。

目前，我国采暖系统已进入了智能温控阶段，采暖系统末端安装智能温控阀。智能温控阀一般采用双位启停控制的调节方式。即，在保持供水温度和流量不变的情况下，通过设定温度上下限来控制阀门开启和关闭。当室内温度高于设定的上限值时，智能温控阀关闭，停止供热；当被室内温度低于设定的下限值时，智能温控阀开启，开始供热。

此外，智能温控阀其他功能有：可以自动按照预先设定值保持室温，达到节能效果；可以根据不同时间段不同的温度要求，来设定不同的温度值，当外出时可以设定较低的温度值，从而达到节能的效果和目的；可通过手机等移动端远程对智能温控阀进行控制；也可采用云计算的方式智能远程控制。

当智能温控阀采用以室内温度为单一反馈参数的双位启停控制方式时，其使用过程存在以下问题：

1、当室内温度达到温度上限值时，在阀门关闭停止供热后的一段时间内，由于采暖系统较大的蓄热性能导致室内温度会继续上升一段时间，然后才开始下降，即室内温度超过了预先设定值的上限。

2、当室内温度达到温度下限值时，在阀门开启开始供热后的一段时间内，由于采暖系统较大的蓄热性能导致室内温度会继续下降一段时间，然后才开始上升，即室内温度超过了预先设定值的下限。

室内温度超出设定温度上下限的部分，称为智能温控阀的超调量。超调量导致室内温度偏离了设定值，这不仅影响室内热舒适度，也造成了部分能源的浪费。因此，如何控制采暖系统中智能温控阀的超调量具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，提升室内热舒适度、节约能源。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

采暖系统的蓄热性能是影响智能温控阀的超调量最重要因素。此外，采暖系统的供水温度、水流量、室外温度值等因素也会对超调量产生影响。因此，采暖系统的超调量不仅每个用户数值各不相同，而且在整个采暖季也在逐时变化。

以上因素影响的综合反映结果是室内温度变化速率。通过监测室内温度变化速率对改变阀门状态后的超调量进行预测，这本质是监测各种扰量的影响。根据预测得到的超调量值，对预测控制方法进行更新，以保证超调量预测的准确性。

采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，包括如下步骤：

步骤1，设定温度上限值、温度下限值，确定超调量过热值或过冷值

根据当前智能温控阀状态和室内温度变化速率，通过超调量计算公式，确定超调量过热值或超调量过冷值；作为优选，超调量计算公式如下：

智能温控阀处于开启状态，计算超调量过热值：

超调量过热值＝a×e^bx

前三次计算，a和b采用初始默认数据；

智能温控阀处于关闭状态，计算超调量过冷值：

超调量过冷值＝cx+d

前三次计算，c和d采用初始默认数据；

其中，a、b、c、d为公式系数，e为自然常数，x为室内温度变化速率。

步骤2，判断执行的动作

阀门处于开启状态时：当前室内温度≥(温度上限值－过热值)时，则进行预调节，阀门提前关闭，此时室内温度先上升后下降；当前室内温度＜(温度上限值－过热值)时，则不动作；

阀门处于关闭状态时：当前室内温度≤(温度下限值－过冷值)时，则进行预调节，阀门提前开启，此时室内温度先下降后上升；当前室内温度＞(温度下限值－过冷值)时，则不动作；

步骤3，更新超调量计算公式

当执行上述预调节动作后，记录当前室内温度变化速率下对应的超调量的过热值或者过冷值。当超调量的过热值或过冷值有三个及以上历史数据后，则根据最新的三组室内温度变化速率下对应超调量过热值或者超调量过冷值，对超调量过热值或超调量过冷值计算公式进行拟合更新。此时，预调节的逻辑完成。

作为优选的，为了使公式拟合更为准确，记录三次或三次以上超调量的过热值或者超调量过冷值后，使用记录值三个实际运行数据对超调量过热值或过冷值计算公式进行拟合，更新超调量计算公式中a、b或c、d的公式系数值。即，采用最新的三个实际超调量过热值和对应的三次温升速率值，通过公式拟合的方式，更新超调量过热值计算公式中的a、b的系数值；采用最新的三个实际超调量过冷值和对应的三次温降速率值，通过公式拟合的方式，更新超调量过冷值计算公式中的c、d的系数值。

作为优选的，每次预调节动作执行后的温升或温降过程，都记录一轮超调量过热值或超调量过冷值，并更新超调量计算公式。

本发明具有以下有益效果：智能温控阀采用预期控制方法，当智能温控阀处于开启状态时，室内温度不断上升；当室内温度尚未达到温度上限值时，预期控制温控阀提前关闭；室内温度继续上升至温度上限值后，室内温度开始下降。

当智能温控阀处于关闭状态时，室内温度不断下降；当室内温度尚未达到温度下限值时，预期控制温控阀提前开启；室内温度继续下降至温度下限值后，室内温度开始上升。

预期控制通过控制温控阀在室内温度尚未达到上下限值时，提前动作。这不仅使室内温度维持设定的温度范围内，提高了控制精度，而且提高了用户的舒适度，达到了节能的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的预期控制与双位启停控制对比图。

图2为本发明实施例的预期控制方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。

智能温控阀采用双位启停控制时，由于热延迟会导致房间的过热或过冷，从而造成不舒适和能源浪费。而预期控制是通过调整系统开始供热与停止供热的时间，控制阀门在室温尚未达到用户设定值前预先动作。这不仅使室温基本维持在启停控制设定的温度范围内，提高了控制精度，而且达到了节能的效果。两种控制方式示意如下图1所示。图中，1—预期控制下阀门关闭时间点；2—双位启停控制下阀门关闭时间点；3—预期控制下阀门开启时间点；4—双位启停控制下阀门开启时间点；5—室内温度过热值；6—室内温度过冷值。

预期控制的关键问题在于确定阀门开启或者关闭的提前量，进而控制阀门提前动作。即，确定当前设定温度下，关闭阀门和开启阀门后超调量的过热值和过冷值。进而，当室内温度≥(温度上限值－过热值)时，提前关闭阀门；当室内温度≤(温度下限值－过冷值)时，提前开启阀门。

采暖系统的蓄热性能是影响智能温控阀的超调量最重要因素。此外，采暖系统的供水温度、水流量、室外温度值等因素也会对超调量产生影响。因此，采暖系统的超调量不仅每个用户数值各不相同，而且在整个采暖季也在逐时变化。

但是，以上因素影响的综合反映结果是室内温度变化速率。可以通过监测改数据对改变阀门状态后的超调量进行预测，这本质是监测各种扰量的影响。同时，采用最新的实际超调量值，对预测方法进行更新，以保证超调量预测的准确性。

预期控制方法的流程图如图2所示，其步骤如下：

1)确定超调量过热值或过冷值

根据当前智能温控阀状态和室内温度变化速率确定超调量，计算公式如下。

超调量过热值计算公式：

超调量过热值＝a×e^bx

a、b——公式系数，初始默认值分别为0.0500、1.50；

e——自然常数，约为2.718；

x——室内温度变化速率。

适用于智能温控阀处于开启状态，前三次计算，a和b采用初始默认数据。

超调量过热值计算公式：

超调量过冷值＝ax+b

a、b——公式系数，初始默认值分别为0.300、0.100；

x——室内温度变化速率。

适用于智能温控阀处于关闭状态，前三次计算，a和b采用初始默认数据。

2)判断执行的动作

阀门处于开启状态时：当前室内温度≥(温度上限值－过热值)时，则进行预调节，阀门提前关闭，此时室内温度先上升后下降；当前室内温度＜(温度上限值－过热值)时，则不动作。

阀门处于关闭状态时：当前室内温度≤(温度下限值－过冷值)时，则进行预调节，阀门提前开启，此时室内温度先下降后上升；当前室内温度＞(温度下限值－过冷值)时，则不动作。

3)更新超调量数据

当执行上述预调节动作后，记录当前室内温度变化速率下对应的超调量的过热值或者过冷值。当超调量的过热值或过冷值有三个及以上历史数据后，则根据最新的三组室内温度变化速率下对应过热值或者过冷值，对超调量过热值或过冷值计算公式进行拟合更新。此时，预调节的逻辑完成。

每次预调节动作执行后的温升或温降过程，都记录一轮超调量过热值或超调量过冷值，并更新超调量计算公式。

智能温控阀采用预期控制方法时，其工作效果如下：

当智能温控阀处于开启状态时，室内温度不断上升；当室内温度尚未达到温度上限值时，预期控制温控阀提前关闭；室内温度继续上升至温度上限值后，室内温度开始下降。

当智能温控阀处于关闭状态时，室内温度不断下降；当室内温度尚未达到温度下限值时，预期控制温控阀提前开启；室内温度继续下降至温度下限值后，室内温度开始上升。

预期控制通过控制温控阀在室内温度尚未达到上下限值时，提前动作。这不仅使室内温度维持设定的温度范围内，提高了控制精度，而且提高了用户的舒适度，达到了节能的效果。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，设定温度上限值、温度下限值，根据当前智能温控阀状态和室内温度变化速率，通过超调量计算公式，确定超调量过热值或超调量过冷值；

超调量的计算公式为，智能温控阀处于开启状态，计算超调量过热值：

超调量过热值＝a×e^bx

智能温控阀处于关闭状态，计算超调量过冷值：

超调量过冷值＝cx+d

a、b、c、d为公式系数，e为自然常数，x为室内温度变化速率；

步骤2，判断执行的动作：

阀门处于开启状态时，当前室内温度≥(温度上限值－过热值)时，则进行预调节，阀门提前关闭，此时室内温度先上升后下降；当前室内温度＜(温度上限值－过热值)时，则不动作；

阀门处于关闭状态时，当前室内温度≤(温度下限值－过冷值)时，则进行预调节，阀门提前开启，此时室内温度先下降后上升；当前室内温度＞(温度下限值－过冷值)时，则不动作；

步骤3，更新超调量计算公式：

当执行预调节动作后，记录超调量的过热值或者超调量过冷值，并对超调量计算公式进行更新。

2.根据权利要求1所述的采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，其特征在于：

执行预调节动作后，采用实际运行获得的室内温度变化速率下的超调量过热值或超调量过冷值，对超调量过热值或过冷值计算公式重新进行拟合，获得a、b或c、d的公式系数值。

3.根据权利要求2所述的采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，其特征在于，步骤3进一步包括：

记录三次或三次以上超调量的过热值或者超调量过冷值后，使用记录值三个实际运行数据对超调量计算公式进行拟合，更新超调量计算公式中a、b或c、d的公式系数值；

即，采用最新的三个实际超调量过热值和对应的三次温升速率值，通过公式拟合的方式，更新超调量过热值计算公式中的a、b的系数值；采用最新的三个实际超调量过冷值和对应的三次温降速率值，通过公式拟合的方式，更新超调量过冷值计算公式中的c、d的系数值。

4.根据权利要求1或2所述的采暖智能温控阀超调量的预期控制方法，其特征在于：

每次预调节动作执行后的温升或温降过程，都记录一轮超调量过热值或超调量过冷值，并更新超调量计算公式。

Images